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title: "Kubernetes架构"
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# Kubernetes架构
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Kubernetes最初源于谷歌内部的Borg，提供了面向应用的容器集群部署和管理系统。Kubernetes
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## Borg简介
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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的目的是让用户能够不必操心资源管理的问题，让他们专注于自己的核心业务，并且做到跨多个数据中心的资源利用率最大化。
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Borg主要由BorgMaster、Borglet、borgcfg和Scheduler组成，如下图所示
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* 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；
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* Scheduer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去；
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* Borglet负责真正运行任务（在容器中）；
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* 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。
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## Kubernetes架构
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Kubernetes借鉴了Borg的设计理念，比如Pod、Service、Labels和单Pod单IP等。Kubernetes的整体架构跟Borg非常像，如下图所示
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Kubernetes主要由以下几个核心组件组成：
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- etcd保存了整个集群的状态；
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- apiserver提供了资源操作的唯一入口，并提供认证、授权、访问控制、API注册和发现等机制；
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- controller manager负责维护集群的状态，比如故障检测、自动扩展、滚动更新等；
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- scheduler负责资源的调度，按照预定的调度策略将Pod调度到相应的机器上；
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- kubelet负责维护容器的生命周期，同时也负责Volume（CVI）和网络（CNI）的管理；
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- Container runtime负责镜像管理以及Pod和容器的真正运行（CRI）；
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- kube-proxy负责为Service提供cluster内部的服务发现和负载均衡；
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除了核心组件，还有一些推荐的Add-ons：
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- kube-dns负责为整个集群提供DNS服务
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- Ingress Controller为服务提供外网入口
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- Heapster提供资源监控
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- Dashboard提供GUI
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- Federation提供跨可用区的集群
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### 分层架构
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Kubernetes设计理念和功能其实就是一个类似Linux的分层架构，如下图所示
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* 核心层：Kubernetes最核心的功能，对外提供API构建高层的应用，最内提供插件式应用执行环境
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* 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）
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* 管理层：系统度量（如基础设施、容器和网络的度量），自动化（如自动扩展、动态Provision等）以及策略管理（RBAC、Quota、PSP、NetworkPolicy等）
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* 接口层：kubectl命令行工具、客户端SDK以及集群联邦
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* 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，可以划分为两个范畴
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* Kubernetes外部：日志、监控、配置管理、CI、CD、Workflow、FaaS、OTS应用、ChatOps等
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* 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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> 关于分层架构，可以关注下Kubernetes社区正在推进的[Kbernetes architectual roadmap](https://docs.google.com/document/d/1XkjVm4bOeiVkj-Xt1LgoGiqWsBfNozJ51dyI-ljzt1o)和[slide](https://docs.google.com/presentation/d/1GpELyzXOGEPY0Y1ft26yMNV19ROKt8eMN67vDSSHglk/edit)。
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## 参考文档
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- [Kubernetes design and architecture](https://github.com/kubernetes/community/blob/master/contributors/design-proposals/architecture.md)
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- <http://queue.acm.org/detail.cfm?id=2898444>
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- <http://static.googleusercontent.com/media/research.google.com/zh-CN//pubs/archive/43438.pdf>
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- <http://thenewstack.io/kubernetes-an-overview>
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- [Kbernetes architectual roadmap](https://docs.google.com/document/d/1XkjVm4bOeiVkj-Xt1LgoGiqWsBfNozJ51dyI-ljzt1o)和[slide](https://docs.google.com/presentation/d/1GpELyzXOGEPY0Y1ft26yMNV19ROKt8eMN67vDSSHglk/edit)
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