### 一、概述

Kubernetes（通常缩写为K8s）是一个开源的容器编排平台，旨在自动化部署、扩展和管理容器化应用程序。最初由Google设计并捐赠给Cloud Native Computing Foundation（CNCF），它现在是云原生生态系统中最受欢迎的容器编排工具

### 二、Kubernetes核心功能：

- **自动化容器部署和回滚**：Kubernetes 允许用户声明式地定义容器应用的状态，自动化地部署和更新应用程序，并在更新不如预期时自动回滚到之前的状态
- **服务发现和负载均衡**：Kubernetes 可以自动分配IP地址和DNS名称给容器，并在容器组之间实现负载均衡。
- **存储编排**：自动挂载所选的存储系统，无论是本地存储、公有云提供商的存储服务，还是网络文件系统。
- **自动化容器排版**：根据资源需求和约束条件，自动选择合适的主机以运行容器
- **自我修复**：自动替换或重启失败的容器，杀死不响应用户定义的健康检查的容器，并且不向它们分发流量直到它们准备就绪
- **横向扩展**：基于CPU使用率或其他选定的指标自动扩展或缩减应用副本数量
- **安全和访问控制**：提供细粒度的访问控制机制，包括用户认证、授权和秘密管理

### 三、Kubernetes架构组件：

- **控制平面（Control Plane）**：控制平面的组件负责集群决策，比如调度和响应集群事件（如当节点失效时启动新的副本）
- **节点（Nodes）**：节点可能是一个虚拟机或物理机，它们是运行应用程序容器的工作机器

### 四、Kubernetes 基础组件

#### （一）主节点（Master Node）组件：

1. **API服务器（kube-apiserver）：**

- 提供Kubernetes API的终端，是所有控制面组件的入口
- 处理API请求，执行操作，并更新etcd中的数据

2. **控制器管理器（kube-controller-manager）：**

- 监控集群中的控制器，确保实际状态与期望状态一致
- 包括Node Controller、Replication Controller、Endpoint Controller等

3. **调度器（kube-scheduler）：**

- 负责将Pod调度到可用的工作节点上
- 考虑资源需求、亲和性、反亲和性等因素进行智能调度

4. **etcd：**

- 是一个分布式键值存储系统，用于保存整个集群的配置数据和状态
- 存储了所有的集群数据，包括节点信息、Pod状态、服务信息等

#### （二）工作节点（Node）组件：

1. **Kubelet：**

- 运行在每个工作节点上，负责与主节点通信

- 管理节点上的容器，确保它们按照Pod的规格运行

1. **Kube-Proxy：**

- 负责维护节点上的网络规则，处理Pod之间的网络通信

- 提供服务的负载均衡，使得服务可以通过统一的IP地址和端口进行访问

1. **容器运行时（Container Runtime）：**

- 负责在节点上运行容器，与Kubelet进行通信

- 常见的容器运行时包括Docker、containerd、cri-o等

### Kubernetes生态系统：

Kubernetes周围有一个庞大且不断增长的生态系统，包括各种支持工具和服务，这些工具和服务可以帮助用户更容易地部署、运行和管理Kubernetes集群。这包括网络插件、存储解决方案、CI/CD工具、监控和日志服务等

Kubernetes的设计目标之一是跨不同的环境中保持应用的便携性，包括公有云、私有云和混合云。这使得它成为企业和开发人员构建、部署和管理现代应用程序的理想选择