2. Компоненты Kubernetes

Предыдущая статья: 1. Что такое Kubernetes

Kubernetes — это одна из самых популярных систем оркестрации контейнеров. Она позволяет управлять развертыванием, масштабированием и работой контейнеризированных приложений. В основе Kubernetes лежат ключевые компоненты, которые вместе обеспечивают стабильную и эффективную работу кластера. В этой статье мы подробно разберём эти компоненты, а также их роль в экосистеме Kubernetes.

Что такое Kubernetes?

Перед тем как углубиться в детали, давайте вспомним, что такое Kubernetes. Это open-source платформа, которая позволяет автоматизировать управление контейнерами.

Контейнеры — это виртуализированные среды, в которых работают приложения. Kubernetes управляет их жизненным циклом, обеспечивая отказоустойчивость, балансировку нагрузки и масштабируемость.

Архитектура Kubernetes

Kubernetes построен на архитектуре «клиент-сервер». Она состоит из двух основных частей:

1. Control Plane (управляющая плоскость) — управляет всем кластером.
2. Nodes (рабочие узлы) — выполняют контейнеры ваших приложений.

Теперь давайте разберём ключевые компоненты каждой части.

Компоненты Control Plane (управляющей плоскости)

1. kube-apiserver:

Роль: Центральный API-сервер, который обрабатывает запросы от пользователей, других компонентов и внешних систем.

• kube-apiserver — это интерфейс между пользователем и кластером.
• Все команды, например, kubectl apply или kubectl get pods, передаются именно через этот компонент.
• Он отвечает за проверку запросов, их обработку и отправку других компонентам кластера.

API-сервер Kubernetes является основным интерфейсом управления кластером, обеспечивая централизованное управление всеми процессами.

2. etcd

Роль: Распределённое хранилище данных, используемое для хранения всех состояний кластера.

• etcd — это надёжная база данных, в которой Kubernetes сохраняет информацию о конфигурации, узлах, подах и других объектах.
• Благодаря etcd Kubernetes может восстанавливать состояние кластера в случае сбоев.

etcd — это высоконадёжное хранилище данных, необходимое для работы кластера Kubernetes.

---

3. kube-scheduler

Роль: Планировщик, который распределяет рабочие нагрузки по узлам.

• kube-scheduler анализирует доступные узлы и выбирает подходящий для запуска нового пода.
• Основные критерии выбора включают доступные ресурсы (CPU, RAM) и заданные правила (такие как affinity и tolerations).

Планировщик Kubernetes отвечает за распределение подов, оптимизируя использование ресурсов кластера.

---

4. kube-controller-manager

Роль: Менеджер контроллеров, который отвечает за поддержание желаемого состояния объектов кластера.

• kube-controller-manager содержит несколько контроллеров, таких как:
  • ReplicationController — следит за количеством работающих подов.
  • NodeController — отслеживает доступность узлов.
  • EndpointController — обновляет информацию о сервисах.

Контроллеры Kubernetes обеспечивают автоматическое восстановление приложений и ресурсов при сбоях.

Компоненты узлов (Node)

Рабочие узлы — это места, где фактически выполняются контейнеры. Они включают в себя следующие компоненты.

1. kubelet

Роль: Основной агент узла, который следит за состоянием подов.

• kubelet получает команды от Control Plane и отвечает за выполнение контейнеров.
• Он также собирает информацию о состоянии подов и отправляет её обратно в API-сервер.

kubelet — это ключевой компонент для управления контейнерами на каждом узле Kubernetes.

---

2. kube-proxy

Роль: Сетевой прокси-сервер, который управляет сетевыми соединениями между подами и внешним миром.

• kube-proxy настраивает правила iptables или использует сетевые функции ядра Linux для маршрутизации трафика.
• Это позволяет обеспечивать равномерное распределение нагрузки между подами.

kube-proxy в Kubernetes обеспечивает надёжное сетевое взаимодействие между контейнерами.

---

3. Container Runtime

Роль: Среда выполнения контейнеров.

• Kubernetes поддерживает различные среды выполнения контейнеров, такие как Docker, containerd и CRI-O.
• Container Runtime отвечает за запуск, остановку и управление контейнерами на узле.

Среда выполнения контейнеров — это основа выполнения приложений в Kubernetes.

Вспомогательные компоненты Kubernetes

1. Add-ons (дополнения)

Дополнения расширяют возможности Kubernetes. Среди них:

• CoreDNS — служба DNS для разрешения имён контейнеров.
• Dashboard — веб-интерфейс для управления кластером.
• Metrics-server — инструмент для мониторинга ресурсов.

Дополнения Kubernetes, такие как CoreDNS и Dashboard, упрощают администрирование и мониторинг кластеров.

Как работают все компоненты вместе?

1. Пользователь отправляет запрос через kubectl или другой интерфейс.
2. kube-apiserver обрабатывает запрос и записывает его в etcd.
3. kube-scheduler выбирает подходящий узел для выполнения задачи.
4. kubelet на узле запускает контейнеры через Container Runtime.
5. kube-proxy настраивает сетевые подключения, чтобы приложение стало доступным.
6. Контроллеры в kube-controller-manager следят за состоянием объектов и автоматически устраняют проблемы.

Заключение

Компонент	Роль	Описание
kube-apiserver	Центральный API-сервер	Обрабатывает запросы от пользователей и других компонентов, является основным интерфейсом управления кластером.
etcd	Хранилище данных	Распределённая база данных, где хранятся все состояния кластера Kubernetes.
kube-scheduler	Планировщик	Выбирает узел для запуска новых подов, учитывая доступные ресурсы и заданные правила.
kube-controller-manager	Менеджер контроллеров	Следит за состоянием объектов кластера, автоматизирует восстановление приложений при сбоях.
kubelet	Агент узла	Обеспечивает выполнение контейнеров на узле и поддерживает их работоспособность.
kube-proxy	Сетевой прокси	Настраивает сетевые соединения между подами и внешними пользователями.
Container Runtime	Среда выполнения контейнеров	Управляет контейнерами: запускает, останавливает и поддерживает их работу.
CoreDNS	Служба DNS	Обеспечивает разрешение имён контейнеров внутри кластера.
Dashboard	Веб-интерфейс	Упрощает управление кластером через графический интерфейс.
Metrics-server	Мониторинг ресурсов	Собирает метрики по использованию ресурсов (CPU, память) в кластере.

Kubernetes — это мощный инструмент для управления контейнерными приложениями. Каждый компонент, от API-сервера до kube-proxy, выполняет свою уникальную роль, обеспечивая стабильность и производительность кластера. Понимание архитектуры и компонентов Kubernetes — ключ к эффективному использованию этой технологии.

Если вы только начинаете изучение Kubernetes, разберитесь с основами, и вы быстро поймёте, насколько эта система упрощает управление приложениями в современном мире DevOps.

Тестирование на тему компонентов Kubernetes