Kubernetes 架构 Overview
最近正在复习准备考试，于是一边复习一遍写成博客，印证自己所学。
Kubernetes架构
从高层看，kubernetes是由如下东西组成的：
- 一个或多个master node
- 一个或多个worker node
- 一个分布式的key-value存储，比如
etcd
Master Node
Master node 是集群管理者，我们发出的所有请求都是到master node的api server上。
一个集群可以有多个master node做HA，当有多个master node的时候，只有一个会提供服务，剩下的都是follower。
集群的状态一般存储在etcd里面，所有的master node都会连接到etcd。etcd是一个分布式k-v存储。etcd可以是master内部的，也可以是外部的。
Master node的组件
master node一般都有如下组件：
API Server
所有的操作都是通过 API Server 去完成的。每个用户/操作者通过发送REST请求到api server，然后api server先验证然后执行这些操作。在执行完之后把集群的状态存到etcd里面。
Scheduler
顾名思义，Scheduler的作用是调度，Scheduler拥有所有worker node的资源使用情况，同时也知道用户设置的资源需求，比如说一个 disk=ssd的label。在调度之前，scheduler还会考虑到service requirements，data locality，affinity，anti-affinity等。scheduler负责的是service和pod的调度。
Controller Manager
简单来说，Controller Manager是负责启动和关闭pod的。Controller Manager的任务是让集群维持在期望的状态上。Controller Manager知道每个Pod的状态应该是什么样，然后会不断检测是否有不达标的pod。
Worker Node
Worker Node就是一个被master node控制的机器，Pod一般都是调度到worker node里面的。Worker node会有一些可以运行以及连接容器的工具。Pod是kubernetes里面的调度单元，是一个或多个容器组成的通常一起调度的逻辑上的集合。
Worker Node组件
一个worker node一般会有以下组件：
Contrainer Runtime
不用多说了，运行容器必备的，默认用的是Docker
kubelet
kubelet是在每个worker node上都会运行的，用来和master node通信的。kubelet从master接收pod的定义，然后启动里面的容器，并监控容器是否一直正常运行。
kube-proxy
kube-proxy简单来说，就是对外提供代理服务的。换句话说，没有kube-proxy，我们要访问其中的application，就得直接访问到worker node上，这显然是不合理的。我们可以通过kube-proxy来做load balancer等。以前版本的Service也借助了kube-proxy。
用etcd来管理状态
在kubernetes里面，都是用的etcd来管理所有的状态。除了集群的状态之外，还会用来存放一些信息，比如configmap，secret。
网络需求
为了启动一个全功能的kubernetes集群，我们需要先确认以下信息：
- 每个Pod有唯一一个独立的IP
- 每个Pod里面的容器可以互相沟通
- Pod之间可以互相沟通
- 通过设置，在Pod里面的application可以被外部访问到
这些问题都是需要在部署之前被解决的。
我们一个个看：
给每个Pod分配一个独立的IP
在kubernetes里面，每个Pod都要有一个独立的IP。一般容器网络有两种规格：
- Container Network Model (CNM)
- Container Network Interface (CNI)
Kubernetes用CNI来给Pod分配IP
简单来说，容器运行时向CNI申请IP，然后CNI通过其下面指定的plugin来获取到IP，并且返回给容器运行时。
容器之间交流
一般基于底层操作系统的帮助，所有的容器运行时都会给每个容器创建一个独立的隔离的网络整体。在Linux上，这个整体被称为Network Namespace，这些Network Namespace可以在容器之间共享。
在一个Pod里面，容器共享Network Namespace，所以所有在同一个Pod里面的容器可以通过localhost来互相访问。
跨Node的Pod之间访问
在一个集群的环境下，每个Pod可以被调度到任何一个Node上，我们需要让在不同机器上的Pod也可以相互通信，并且任何Node都可以访问到任何Pod。Kubernetes设定了一个条件：不能有任何的NAT转换，我们可以通过以下方式来达成：
- 可路由（Routable）的Pod和Node，通过底层的服务，比如GCE。
- 通过一些软件定义的网络（Software Defined Networking），比如flannel，weave，calico等
更多的信息可以看看kubernetes的官方文档。
外网和集群之间的访问
我们可以通过kube-proxy来暴露我们的service，然后就能从外面访问到我们集群里面的应用了。