Компоненты Kubernetes

При развёртывании Kubernetes вы имеете дело с кластером.

Кластер Kubernetes cluster состоит из набор рабочих машин, называемых узлами, которые запускают контейнеризированные приложения. Кластер имеет как минимум один рабочий узел.

В рабочих узлах размещены поды, которые являются компонентами приложения. Управляющий слой управляет рабочими узлами и подами в кластере. В production-средах управляющий слой обычно запускается на нескольких компьютерах, а кластер, как правило, развёртывается на нескольких узлах, гарантируя отказоустойчивость и высокую доступность.

На этой странице в общих чертах описывается различные компоненты, необходимые для работы кластера Kubernetes.

Ниже показана диаграмма кластера Kubernetes со всеми связанными компонентами.

Компоненты управляющего слоя

Компоненты управляющего слоя (control plane) отвечают за основные операции кластера (например, планирование), а также обрабатывают события кластера (например, запускают новый под, когда поле replicas развертывания не соответствует требуемому количеству реплик).

Компоненты управляющего слоя могут быть запущены на любой машине в кластере. Однако для простоты сценарии настройки обычно запускают все компоненты управляющего слоя на одном компьютере и в то же время не позволяют запускать пользовательские контейнеры на этом компьютере. Смотрите страницу Создание высоконадёжных кластеров для примера настройки нескольких ведущих виртуальных машин.

kube-apiserver

API-сервер — компонент управляющего слоя Kubernetes, который делаает доступным Kubernetes API. API-сервер — это фронтенд управляющего слоя Kubernetes.

Основной реализацией API-сервера Kubernetes является kube-apiserver. kube-apiserver предназначен для горизонтального масштабирования, то есть он масштабируется при развёртывании на множестве экземплярах. Вы можете запускать множество экземпляров kube-apiserver и балансировать трафик между ними.

etcd

Консистентное и высокодоступное хранилище данных в формате «ключ-значение», которое используется как основное хранилище всех данных кластера Kubernetes.

Если ваш кластер Kubernetes использует etcd в качестве основного хранилища, убедитесь, что у вас настроено резервное копирование данных.

Вы можете найти подробную информацию о etcd в официальной документации.

kube-scheduler

Компонент управляющего слоя (control plane), который отслеживает недавно созданные поды без назначенного для них узла и выбирает узел, на котором они должны работать.

При планировании учитываются множество факторов, включая индивидуальные и общие требования к ресурсам, ограничения по железу/программному обеспечению/политикам, конфигурация принадлежности (affinity) и непринадлежности (anti-affinity) узлов/подов, местонахождение данных, взаимодействие между рабочими нагрузками и дедлайны.

kube-controller-manager

Компонент управляющего слоя, который запускает процессы контроллера.

С логической точки зрения каждый контроллер представляет собой отдельный процесс. Но для упрощения все они скомпилированы в один бинарный файл и выполняются в одном процессе.

Эти контроллеры включают:

• Контроллер узла (Node Controller): уведомляет и реагирует на сбои узла.
• Контроллер репликации (Replication Controller): поддерживает правильное количество подов для каждого объекта контроллера репликации в системе.
• Контроллер конечных точек (Endpoints Controller): заполняет объект конечных точек (Endpoints), то есть связывает сервисы (Services) и поды (Pods).
• Контроллеры учетных записей и токенов (Account & Token Controllers): создают стандартные учетные записи и токены доступа API для новых пространств имен.

cloud-controller-manager

cloud-controller-manager запускает контроллеры, которые взаимодействуют с основными облачными провайдерами. Двоичный файл cloud-controller-manager — это альфа-функциональность, появившиеся в Kubernetes 1.6.

cloud-controller-manager запускает только циклы контроллера, относящиеся к облачному провайдеру. Вам нужно отключить эти циклы контроллера в kube-controller-manager. Вы можете отключить циклы контроллера, установив флаг --cloud-provider со значением external при запуске kube-controller-manager.

С помощью cloud-controller-manager код как облачных провайдеров, так и самого Kubernetes может разрабатываться независимо друг от друга. В предыдущих версиях код ядра Kubernetes зависел от кода, предназначенного для функциональности облачных провайдеров. В будущих выпусках код, специфичный для облачных провайдеров, должен поддерживаться самим облачным провайдером и компоноваться с cloud-controller-manager во время запуска Kubernetes.

Следующие контроллеры зависят от облачных провайдеров:

• Контроллер узла (Node Controller): проверяет облачный провайдер, чтобы определить, был ли удален узел в облаке после того, как он перестал работать
• Контроллер маршрутов (Route Controller): настраивает маршруты в основной инфраструктуре облака
• Контроллер сервисов (Service Controller): создаёт, обновляет и удаляет балансировщики нагрузки облачного провайдера.
• Контроллер тома (Volume Controller): создаёт, присоединяет и монтирует тома, а также взаимодействует с облачным провайдером для оркестрации томов.

Компоненты узла

Компоненты узла работают на каждом узле, поддерживая работу подов и среды выполнения Kubernetes.

kubelet

Агент, работающий на каждом узле в кластере. Он следит за тем, чтобы контейнеры были запущены в поде.

Kubelet принимает набор PodSpecs, которые определяются разными способами и гарантируют работоспособность и исправность определённых в них контейнеров. Kubelet не отвечает за контейнеры, не созданные Kubernetes.

kube-proxy

kube-proxy — сетевой прокси, работающий на каждом узле в кластере и реализующий часть концепции сервиса Kubernetes.

kube-proxy поддерживает сетевые правила на узлах. Эти правила разрешают сетевое взаимодействие с вашимии подами из сетевых сессий внутри и снаружи кластера.

kube-proxy использует уровень фильтрации пакетов операционной системы, если он доступен. В ином случае kube-proxy сам перенаправляет трафик.

Среда выполнения контейнера

Фундаментальный компонент, который позволяет Kubernetes эффективно запускать контейнеры. Он отвечает за управление исполнением и жизненным циклом контейнеров в рамках Kubernetes.

Kubernetes поддерживает различные среды для запуска контейнеров: containerd, CRI-O и любые реализации Kubernetes CRI (Container Runtime Interface).

Дополнения

Дополнения используют ресурсы Kubernetes (DaemonSet, Деплоймент (Deployment) и т.д.) для расширения функциональности кластера. Поскольку дополнения охватывают весь кластер, ресурсы относятся к пространству имен kube-system.

Некоторые из дополнений описаны ниже; более подробный список доступных расширений вы можете найти на странице Дополнения.

DNS

Хотя прочие дополнения не являются строго обязательными, однако при этом у всех Kubernetes-кластеров должен быть кластерный DNS, так как многие примеры предполагают его наличие.

Кластерный DNS — это DNS-сервер наряду с другими DNS-серверами в вашем окружении, который обновляет DNS-записи для сервисов Kubernetes.

Контейнеры, запущенные посредством Kubernetes, автоматически включают этот DNS-сервер в свои DNS.

Веб-интерфейс (Dashboard)

Dashboard — это универсальный веб-интерфейс для кластеров Kubernetes. С помощью этой панели, пользователи могут управлять и устранять неполадки кластера и приложений, работающих в кластере.

Мониторинг ресурсов контейнера

Мониторинг ресурсов контейнера записывает общие метрики о контейнерах в виде временных рядов в центральной базе данных и предлагает пользовательский интерфейс для просмотра этих данных.

Логирование кластера

Механизм логирования кластера отвечает за сохранение логов контейнера в централизованном хранилище логов с возможностью их поиска/просмотра.

Что дальше

• Подробнее про узлы
• Подробнее про контроллеры
• Подробнее про kube-scheduler
• Официальная документация etcd