kubernetes的目标是旨在消除编排物理/虚拟计算,网络和存储基础设施的负担,并使应用程序运营商和开发人员完全将重点放在以容器为中心的自助运营。

Borg

Borg是谷歌内部的大规模集群管理系统,负责对谷歌内部很多核心服务的调度和管理。

Borg主要由BorgMaster、Borglet、borgcfg和Scheduler组成。

BorgMaster是整个集群的大脑,负责维护整个集群的状态,并将数据持久化到Paxos存储中。

Scheduler负责任务的调度,根据应用的特点将其调度到具体的机器上。

Borglet负责真正运行任务。

borgcfg是Borg的命令行工具,用于跟Borg系统交互,一般通过一个配置文件来提交任务。

Kubernetes架构

kubernetes主要由以下核心组件组成:

  • etcd:保存整个集群的状态

  • apiserver:提供资源操作的唯一入口,提供认证、授权、访问控制、API注册和发现等机制。

  • controller manager:负责维护集群状态,比如故障检测、自动扩展、滚动更新等

  • scheduler:负责资源调度,按照预定的调度策略将Pod调度到相应机器

  • kubelet:负责维护容器的生命周期,同时负责Volume和网络的管理

  • Container runtime:负责镜像管理以及Pod和容器的真正运行(CRI)

  • kube-proxy:负责为Service提供cluster内部的服务发现和负载均衡

除了核心组件之外,还推荐Add-ons:

  • kube-dns:负责为整个集群提供DNS服务

  • Ingress Controller:为服务提供外网入口

  • Heapster:提供资源监控

  • Dashboard:提供GUI

  • Federation:提供跨可用区的集群

  • Fluentd-elasticsearch:提供集群日志采集、存储与查询

分层架构

kubernetes设计理念和功能是一个类似Linux的分层架构。

核心层:kubernetes最核心的功能,对外提供API构建高层的应用,对内提供插件式应用执行环境。

应用层:部署(无状态应用、有状态应用、批处理任务、集群应用等)和路由(服务发现、DNS解析等)

管理层:系统度量(如基础设施、容器和网络度量),自动化(如自动扩展、动态Provision等),以及策略管理(RBAC、Quota、PSP、NetworkPolicy等)

接口层:kubectl命令行工具、客户端SDK以及集群联邦

生态系统:在接口层之上的庞大容器集群管理调度的生态系统

  • kubernetes外部:日志、监控、配置管理、CI、CD、Workflow、FaaS、OTS应用、ChatOps等

  • Kubernetes内部:CRI、CNI、CVI、镜像仓库、Cloud Provider、集群自身的配置和管理等

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