Kubernetes设计架构

一：Kubernetes是什么
Kubernetes是容器集群管理系统，是一个开源的平台，可以实现容器集群的自动化部署、自动扩缩容、维护等功能

通过Kubernetes可以：

快速部署应用
快速扩展应用
无缝对接新的应用功能
节省资源，优化硬件资源的使用

Kubernetes 特点：

可移植: 支持公有云，私有云，混合云，多重云（multi-cloud）
可扩展: 模块化, 插件化, 可挂载, 可组合
自动化: 自动部署，自动重启，自动复制，自动伸缩/扩展

二：Kubernetes架构
Kubernetes借鉴了Borg的设计理念，比如Pod、Service、Labels和单Pod单IP等。Kubernetes的整体架构跟Borg非常像，如下图所示

Kubernetes主要由以下几个核心组件组成：

1、etcd ：保存了整个集群的状态，负责存储集群中各种资源对象的信息；
2、apiserver ：提供了资源操作的唯一入口，并提供认证、授权、访问控制、API注册和发现等机制；
3、controller manager： 负责维护集群的状态，比如故障检测、自动扩展、滚动更新等；
4、scheduler： 负责资源的调度，按照预定的调度策略将Pod调度到相应的机器上；
5、kubelet：负责维护容器的生命周期，同时也负责Volume（CVI）和网络（CNI）的管理；
6、Container runtime： 负责镜像管理以及Pod和容器的真正运行（CRI）；
7、kube-proxy： 负责为Service提供cluster内部的服务发现和负载均衡；

除了核心组件，还有一些推荐的Add-ons：

1、kube-dns： 负责为整个集群提供DNS服务
2、Ingress Controller：为服务提供外网入口
3、Heapster：提供资源监控
4、Dashboard：提供GUI
5、Federation：提供跨可用区的集群
6、Fluentd-elasticsearch：提供集群日志采集、存储与查询

分层架构
Kubernetes设计理念和功能其实就是一个类似Linux的分层架构，如下图所示

• 核心层
  Kubernetes最核心的功能，对外提供API构建高层的应用，对内提供插件式应用执行环境

• 应用层
  部署（无状态应用、有状态应用、批处理任务、集群应用等）和路由（服务发现、DNS解析等）

• 管理层
  系统度量（如基础设施、容器和网络的度量），自动化（如自动扩展、动态Provision等）以及策略管理（RBAC、Quota、PSP、NetworkPolicy等）

• 接口层
  kubectl命令行工具、客户端SDK以及集群联邦

• 生态系统
  在接口层之上的庞大容器集群管理调度的生态系统，可以划分为两个范畴

  • Kubernetes外部
    日志、监控、配置管理、CI、CD、Workflow、FaaS、OTS应用、ChatOps等
  • Kubernetes内部
    CRI、CNI、CVI、镜像仓库、Cloud Provider、集群自身的配置和管理等