Kubernetes架构：核心组件与运作全解析

Kubernetes 整体架构概述

Kubernetes（简称K8s）是一个开源的容器编排平台，采用声明式配置和自动化管理机制。其架构设计遵循模块化原则，核心组件分为控制平面（Control Plane）和工作节点（Node）两部分，通过API Server实现交互。

控制平面组件

API Server
作为集群的入口，提供RESTful API，处理所有资源操作的请求和状态查询。例如，用户通过kubectl发送的指令均由此组件接收并验证。

etcd
分布式键值存储数据库，保存集群的所有配置数据和状态信息。etcd的高可用性直接影响集群的稳定性。

Controller Manager
包含多个控制器（如Deployment、ReplicaSet控制器），持续监控集群状态，确保实际状态与期望状态一致。例如，当Pod异常终止时，ReplicaSet控制器会重新调度新的Pod。

Scheduler
负责将未绑定的Pod分配到合适的工作节点，调度策略基于资源需求（CPU/内存）、节点亲和性等条件。

工作节点组件

kubelet
节点上的代理进程，管理Pod生命周期，包括创建、销毁容器，并定期向API Server汇报节点状态。

kube-proxy
实现Service的负载均衡和网络代理，通过iptables或IPVS规则将请求转发到后端Pod。

容器运行时
如Docker或containerd，负责运行容器。Kubernetes通过CRI（Container Runtime Interface）与运行时解耦。

核心附加组件

CNI插件
如Calico、Flannel，提供Pod网络和跨节点通信能力。

CoreDNS
集群内DNS服务，实现Service和Pod的域名解析。

Ingress Controller
如Nginx Ingress，暴露外部访问入口，支持HTTP路由规则配置。

数据流示例

1. 用户提交Deployment配置到API Server。
2. Controller Manager检测到新配置，创建ReplicaSet并确保Pod副本数达标。
3. Scheduler为Pod分配节点，kubelet接管并启动容器。

架构特点

• 声明式API：用户定义“期望状态”，系统自动驱动实际状态匹配。
• 松耦合设计：组件通过API交互，支持灵活扩展（如自定义调度器）。
• 自修复能力：异常Pod会被自动重建或迁移。

通过理解各组件职责及协作流程，能够更高效地排查集群问题并优化资源调度策略。

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