Глубокое погружение в архитектуру Kubernetes: освоение главных узлов, рабочих узлов и среды выполнения контейнеров.

краткое содержание:

существовать В этом блоге,мы будем Углубленный анализ Kubernetes Архитектура фокусируется на трех ключевых компонентах: главном узле, рабочем узле и среде выполнения контейнера. Получив более глубокое понимание роли и взаимосвязей этих компонентов, читатели смогут лучше понять Kubernetes Его принцип работы и основные функции.

1. Введение

С появлением современных облачных приложений платформы оркестрации контейнеров играют все более важную роль в разработке и развертывании приложений. Архитектурный дизайн и основные компоненты Kubernetes, одной из самых популярных в настоящее время платформ оркестрации контейнеров, заслуживают углубленного обсуждения. Эта статья расскажет о важности архитектуры Kubernetes и поможет читателям получить более глубокое представление о главных узлах, рабочих узлах и средах выполнения контейнеров, предоставляя читателям подробное руководство по освоению Kubernetes.

2. Обзор архитектуры Kubernetes

Kubernetes — это распределенная система с простой и гибкой архитектурой. Базовая архитектура включает в себя главный узел (Master) и рабочий узел (Node), которые тесно взаимодействуют друг с другом для создания кластера контейнерных приложений и управления им. Главный узел отвечает за управление плоскостью управления, а рабочий узел отвечает за размещение контейнеров и запуск приложений.

Цель Kubernetes — реализовать автоматическое развертывание, расширение и управление контейнерными приложениями, чтобы разработчики и операторы могли больше сосредоточиться на бизнес-логике, а не на управлении инфраструктурой.

3. Подробное объяснение компонента главного узла (Master).

- API Server

API-сервер — это один из компонентов плоскости управления Kubernetes. Он представляет собой интерфейсный интерфейс кластера и отвечает за обработку запросов от пользователей и других компонентов. Все операции в кластере требуют аутентификации и авторизации на сервере API, прежде чем они смогут быть выполнены.

- etcd

etcd — это компонент распределенного хранилища «ключ-значение» кластера Kubernetes. Он сохраняет все важные данные кластера, включая информацию о конфигурации, данные о состоянии и т. д. Высокая доступность etcd обеспечивает стабильную работу кластера.

- Scheduler

Планировщик отвечает за мониторинг использования ресурсов в кластере и планирование подов для соответствующих рабочих узлов на основе требований к ресурсам пода и политик планирования. Его цель — добиться эффективного использования ресурсов и балансировки нагрузки.

- Controller Manager

Диспетчер контроллеров — это набор контроллеров, которые отслеживают изменения в состоянии кластера и автоматически вносят корректировки на основе предопределенных правил и политик. Например, контроллер репликации отвечает за обеспечение стабильного количества реплик пода, контроллер пространства имен отвечает за управление пространством имен и так далее.

4. Подробное объяснение компонента рабочего узла (Node).

- Kubelet

Kubelet — это агент, который работает на каждом рабочем узле и отвечает за связь с главным узлом и мониторинг рабочего состояния контейнеров и модулей на узле. Он выполняет задачи, назначенные главным узлом, и обеспечивает правильную работу контейнеров.

- Container Runtime

Среды выполнения контейнеров (такие как Docker или Containerd) являются основой Kubernetes для запуска контейнеров. Он отвечает за получение образов контейнеров, запуск и остановку контейнеров, а также предоставление среды, необходимой для запуска контейнеров.

- Kube-proxy

Kube-proxy отвечает за реализацию балансировки нагрузки и сетевого проксирования сервисов Kubernetes. Он поддерживает сетевые правила и таблицы пересылки, обеспечивая высокую доступность услуг и сетевых коммуникаций.

5. Подробное объяснение времени выполнения контейнера.

Время выполнения контейнера в Kubernetes Он играет жизненно важную роль в архитектуре, которая напрямую влияет на производительность и стабильность контейнера. Среда выполнения контейнера отвечает за управление жизненным циклом контейнера, включая создание, запуск, остановку и уничтожение контейнера. Она также отвечает за управление изоляцией ресурсов и безопасностью контейнера. существовать Kubernetes середина,Общие параметры среды выполнения контейнеравключать Docker и Containerd。

Как работает среда выполнения контейнера

Как работает среда выполнения контейнера, относится к жизненному циклу контейнера, регулирующего изоляцию ресурсов. Когда контейнер создан,контейнер будет работать в соответствии с определением образа контейнера,Монтируем файловую систему в контейнер,И настройте сетевое пространство имен и другие механизмы изоляции для контейнера. Затем,Когда контейнер запустится, будет запущен основной процесс контейнера.,и контролировать его рабочее состояние. существуетконтейнер во время эксплуатации,Среда выполнения контейнера также отвечает за мониторинг использования ресурсов контейнера.,И выполнять ограничение и распределение ресурсов,Чтобы контейнеры не мешали друг другу.

Общие параметры среды выполнения контейнера

1. Docker

Docker Это одна из наиболее часто используемых сред выполнения контейнеров, а также Kubernetes Одна из первых поддерживаемых сред выполнения контейнеров. Докер Обеспечивает полную функциональность контейнерурегулирования.,В том числе зеркальное управление, управление жизненным циклом контейнера, изоляция ресурсов и т. д. Это упрощает процесс сборки контейнериурегулирования.,Упрощает использование и продвижение контейнерной технологии.

В Kubernetes Docker как среда выполнения контейнера хорошо поддерживает большинство сценариев использования. Однако по мере развития Kubernetes сообщество постепенно переключило свое внимание на более легкие среды выполнения контейнеров, такие как Containerd.

2. Containerd

Containerd — это проект с открытым исходным кодом для среды выполнения контейнеров, первоначально разработанный Docker Открытый исходный код. Он фокусируется на обеспечении основных функций среды выполнения контейнера, в отличие от Docker Это включает в себя полные возможности управления контейнерами. Контейнер поддерживать OCI（Open Container Инициатива) стандартов, что означает, что он может и соответствовать OCI Стандартные инструменты контейнеров (такие как runc) работает без проблем.

существовать Kubernetes в,Контейнере Постепенно становится одним из наиболее популярных вариантов выполнения контейнеров. Его конструкция проще, его производительность более эффективна, а также он обеспечивает Kubernetes нужныйконтейнер Функцияизхорошийподдерживать。

Сравнение времени выполнения контейнеров

Docker и Containerd Оба имеют отличные возможности выполнения, и каждый имеет свои особенности и преимущества. существуют При выборе среды выполнения контейнера необходимо идти на компромисс, исходя из конкретных потребностей и сценариев.

• Docker Предоставляет множество функций и инструментов, подходящих для приложений и команд различного размера. Для уже существующего использования Docker Для команды продолжайте использовать Docker Возможно, будет удобнее запускать как контейнер.
• Containerd Он более легкий, ориентирован на основные функции и подходит для сценариев, требующих простоты и высокой производительности. это и Kubernetes Более тесная интеграция обеспечивает более эффективную контейнерную регулировку.

Вообще говоря, Kubernetes не накладывает обязательных ограничений на выбор среды выполнения контейнера. Вы можете выбрать подходящую среду выполнения контейнера для удовлетворения своих потребностей, исходя из реальной ситуации.

6. Практика архитектуры Kubernetes

В этом разделе будут использованы реальные сценарии и примеры.,Демонстрация Kubernetes Архитектурасуществовать в действии. Мы сосредоточимся на взаимном сотрудничестве между мастер-узлом и узлом Работа иконтейнер среды выполнения.,И как они вместе достигают эффекта хореографии контейнера и управления кластером.

На практике мы рассмотрим следующее:

• Как построить один Kubernetes Кластеризируйте и поймите роль и функции главного узла и узлов.
• Как использовать подходящую среду выполнения контейнера, например Docker или Containerd, приходите управлять жизненным цикломконтейнера.
• как пройти Kubernetes API Контроллер для развертывания и масштабирования приложений.
• Как планировать и балансировать Pod Существует распределение Работы по узлам для достижения эффективного использования ресурсов и балансировки нагрузки.
• Как бороться с сбоями узлов и невозможностью обеспечить высокую доступность и стабильность приложений.

Благодаря реальной практике и примерам читатели смогут лучше понять Kubernetes Преимущества Принципа работы Архитектуры можно использовать более умело. Kubernetes Сделайте хореографию контейнера и управляйте кластером.

7. Будущие тенденции развития

Kubernetes Будучи активно развивающимся проектом с открытым исходным кодом, Архитектура также постоянно развивается и совершенствуется. существуют Будущее, Kubernetes Тенденции развития могут включать в себя следующее:

1. Оптимизация главного узла и рабочего узла: чтобы лучше поддерживать крупномасштабный кластер и сценарии с высоким параллелизмом, Kubernetes Производительность архитектуры главного узла может быть дополнительно оптимизирована.
2. контейнер Эволюция среды выполнения: Kubernetes может продолжатьсясосредоточиться Наконтейнер разработки среды выполнения поддерживает больше возможностей выполнения контейнера и предоставляет больше функций и оптимизацию производительности.
3. Интеграция периферийных вычислений и искусственного интеллекта/ML. Благодаря постоянному развитию периферийных вычислений и искусственного интеллекта/машинного обучения Kubernetes Эти новые технологии могут постепенно интегрироваться для лучшего решения периферийных сценариев и приложений с интенсивным использованием данных.
4. Укрепление безопасности и управления: существующие аспекты безопасности и управления, Kubernetes Это может усилить мониторинг кластерных приложений и обеспечить более мощный механизм политики безопасности.

В целом Кубернетес как открытая экосистема,Его будущее направление развития будет внимательно следить за тенденцией развития технологий.,И продолжать совершенствовать возможности контейнерного иуправления.

Вышеупомянутое верно Kubernetes Время выполнения контейнера Архитектуры, практика и Будущие тенденции развитияиз Углубленный анализ. Поняв это содержание, читатели смогут лучше понять Kubernetes Основные функции архитектуры предназначены для полного использования в практических приложениях. Kubernetes Преимущества обеспечивают справочную информацию и рекомендации.

8. Заключение

Эта статья Углубленный анализ Понятно Kubernetes Архитектура фокусируется на трех основных компонентах главного узла и среде выполнения иконтейнера рабочего узла. Вместе они создают эффективную и стабильную платформу оркестрации контейнеров, которая обеспечивает мощную поддержку для разработки собственных облачных приложений. Поощряйте читателей узнавать больше и применять Kubernetes архитектуру, позволяющую лучше использовать эту передовую платформу оркестрации контейнеров.

9. Ссылки

существовали на момент написания статьи,Мы ссылались на следующую соответствующую информацию и литературу.,Чтобы читатели могли дальше изучать и исследовать Архитектуру Kubernetes:

1. Официальная документация Kubernetes: https://kubernetes.io/docs/. Официальная документация Kubernetes — наиболее авторитетный справочный материал по компонентам Kubernetes.
2. 《Kubernetes in Action》,Marko Лукса, издательство Manning, эта книга всесторонне знакомит с проектированием и реализацией Kubernetes и подходит для углубленного изучения и понимания архитектуры Kubernetes.
3. «Полное руководство по Kubernetes» (Kubernetes: Up and Running）,Brendan Burns、Kelsey Hightower、Joe Эта книга, написанная Беда из China Electric Power Press, представляет собой практическое руководство по ознакомлению с основами Kubernetes.
4. «Углубленный анализ Kubernetes» (Kubernetes: The Complete Руководство), написанное Цзян Цзунли и Вэй Вэй, Electronic Industry Press, книга «Углубленный» анализ Разработан основной компонент Kubernetes и Архитектура.
5. Kubernetes Репозиторий Github: https://github.com/kubernetes/kubernetes, репозиторий Kubernetes на Github является важным справочником по разработке и проектированию Kubernetes.
6. «Введение в технологию Docker и практический бой» (Docker in Action）,Jeff Nickoloff、Stephen Эта книга, написанная Куэнзли, издательством People's Posts and Telecommunication, знакомит с технологией контейнеров Docker и полезна для понимания компонентов среды выполнения контейнеров Kubernetes.
7. 《Справочник по Kubernetes» (Руководство по Kubernetes),Производство корпорации Xiaomi.,Знакомство с основными понятиями Kubernetesи Архитектура,Очень полезно для новичков.