K8s集群核心组件全解析：从架构设计到最佳实践

随着云原生技术的迅速发展，Kubernetes已成为容器编排领域的事实标准。深入理解K8s核心组件不仅是运维工程师的必备技能，更是架构设计的关键基石。

控制平面组件

1. API Server

API Server是整个集群的统一入口 ，负责处理所有REST API请求。它实现了认证、授权、准入控制等重要安全机制。

高级特性：

• • 支持水平扩展

• • 提供了Watch机制，支持增量更新

• • 实现了RBAC细粒度权限控制

⚠️ 注意事项 ：在高可用架构中，建议至少部署3个API Server实例，并通过负载均衡确保服务可用性。

2. etcd

etcd是集群的数据库 ，采用键值对格式存储集群的所有配置信息和状态数据。

核心特性：

• • 强一致性（基于Raft协议）

• • 提供watch机制

• • 支持数据加密存储

⚠️ 注意事项 ：生产环境中，etcd至少需要3个节点构建高可用集群，并且建议使用SSD存储。

3. Controller Manager

Controller Manager是集群的大脑 ，负责维护集群的状态，比如故障检测、自动扩展、滚动更新等。

主要控制器：

• • ReplicaSet Controller：维护Pod副本数

• • Node Controller：管理节点状态

• • Endpoint Controller：服务发现相关

• • ServiceAccount Controller：管理默认账户

⚠️ 注意事项 ：不同控制器的循环周期可以通过参数调整，需要根据集群规模合理设置。

4. Scheduler

Scheduler负责Pod的调度决策 ，通过复杂的算法选择最适合的Node运行Pod。

调度流程：

核心功能：

• • 资源需求和节点资源匹配

• • 亲和性/反亲和性调度

• • 污点容忍度检查

⚠️ 注意事项 ：可以通过自定义调度器扩展调度策略，满足特定场景需求。

工作节点组件（Worker Node）

1. Kubelet

Kubelet是每个节点的agent ，负责维护容器的生命周期。