5.1 Основные компоненты k8s

Основные компоненты k8s-кластера:

• etcd – хранилище конфигурации
• api-server – основной компонент API
• controller-manager – запуск набора контроллеров и сборка мусора
• scheduler – назначение подов на ноды с учетом множества факторов

Etcd – key/value база данных для хранения конфигурации кластера

• Работает по алгоритму raft (он обеспечивает надежность за счет поддержки кворума)
• Единственная база данных для хранения конфигурации, которую поддерживает k8s
• Единственный stateful-компонент (который хранит данные в кластере)
• На каждую master-ноду устанавливается по ноде etcd

raft – алгоритм решения консенсуса в сети надежных вычислений Каждая нода может находиться в одном из 3-х состояний:

• Лидер (Leader)
• Кандидат (Candidate)
• Ведомый (Follower)

Api-server – центральный, главный компонент k8s

• Stateless (в отличии от etcd)
• Взаимодействие через kubectl (но можно работать и просто curl’ом)
• Единственный компонент, который общается с etcd
• Работает по REST API
• Обеспечивает авторизацию и аутентификацию (разграничение прав доступа до содержимому кластера)

Controller-manager – запускает процессы набора контроллеров

Контроллеры придерживаются принципа единственной ответственности

В состав controller-manager’а входят следующие контроллеры:

• node controller - держит связь с нодами кластера, если нода не отвечает, переносит нагрузки на другие ноду
  • kubelet общается с api server, он с controller manager'ом, а уже он общается с node controller'ом
• replicaset controller - смотрит в api-server кластера, видит созданные replicaset’ы, реализует процедуру их создания
• endpoints controller - автоматизация создания эндпоинтов для сервисов (связь между подом и его сервисом)
• account controller - создание стандартных учетных записей
• token controller - создание токенов для доступа API

Info

Обычно, на каждую мастер-ноду устанавливают по одному экземпляру controller-manager. Но, одновременно может работает только один лидирующий controller-manager, и выбор лидера происходит по алгоритму lease Суть алгоритма lease очень проста – тот, кто первым успеет записать себя лидером в api-server тот и лидер Если текущий лидер не будет отвечать нужное время, борьба за лидерство возобновится по тому же принципу

Scheduler назначает поды на ноды с учетом множества факторов

controller-manager генерирует манифесты подов, записывает данные в api-server, а scheduler назначает их на ноды, но учитывает важные параметры:

• QoS (quality of service)
• Affinity и Anti-affinity
• Requests и Limits
• Priority Class (preemption)

Вспомогательные компоненты k8s

Помимо основных компонентов, установленных на мастер-нодах, для работы кластера необходимы дополнительные компоненты, которые устанавливаются на всех нодах (мастеры и воркеры):

kubelet – агент, работающий на узле кластера

• Работает на каждой ноде (и мастеры и воркеры)
• Не запускается в докере, работает как процесс на хосте (systemctl status kubelet)
• Отдает команды docker daemon через docker api (docker run, напр.)
• Фактически реализует запуск подов на узле
• Обеспечивает проверки liveness probe, readiness probe, startup probe

Startup probe – используется для проверки, что приложение в контейнере было запущено. Если проба настроена, то liveness и readiness проверки блокируется, до того как проба пройдет успешно (контейнер в статусe running)

Readiness probe – используется для проверки, доступен ли модуль в течение всего жизненного цикла. В отличие от liveness probe, в случае сбоя проверки останавливается только трафик к модулю, но перезапуска не происходит (само приложение внутри контейнера готово обрабатывать соединения)

Liveness probe – используется для определения, когда контейнер необходимо перезапустить (когда приложение уже работает, раз в какое то время проверяем его)

kube-proxy - сетевой прокси, работающий на каждом узле в кластере

• Взаимодействует с api-server
• Устанавливается на всех нодах
• Управляет сетевыми правилами на нодах
• Запускается в контейнере

Второстепенные компоненты, с которыми вы столкнетесь при работе с кластером k8s:

• cri (движок процесса контейнеризации)
• cni (сетевые плагины)
• dns (k8s-совместимые dns-серверы)
• ccm (controller-manager для облачных решений)