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更新时间:2021-11-02 GMT+08:00
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集群概述

Kubernetes是一个很容易地部署和管理容器化的应用软件系统,使用Kubernetes能够方便对容器进行调度和编排。

对应用开发者而言,可以把Kubernetes看成一个集群操作系统。Kubernetes提供服务发现、伸缩、负载均衡、自愈甚至选举等功能,让开发者从基础设施相关配置等解脱出来。

Kubernetes可以把大量的服务器看做一台巨大的服务器,在一台大服务器上面运行应用程序。无论Kubernetes的集群有多少台服务器,在Kubernetes上部署应用程序的方法永远一样。

Kubernetes集群架构

Kubernetes集群包含master节点(控制节点)和node节点(计算节点/工作节点),应用部署在node节点上,且可以通过配置选择应用部署在某些特定的节点上。

Kubernetes集群的架构如下所示:

图1 Kubernetes集群架构

Master节点

Master节点是集群的控制节点,由API Server、Scheduler、Controller Manager和ETCD四个组件构成。

  • API Server:各组件互相通讯的中转站,接受外部请求,并将信息写到ETCD中。
  • Controller Manager:执行集群级功能,例如复制组件,跟踪Node节点,处理节点故障等等。
  • Scheduler:负责应用调度的组件,根据各种条件(如可用的资源、节点的亲和性等)将容器调度到Node上运行。
  • ETCD:一个分布式数据存储组件,负责存储集群的配置信息。

在生产环境中,为了保障集群的高可用,通常会部署多个master,如CCE的集群高可用模式就是3个master节点。

Node节点

Node节点是集群的计算节点,即运行容器化应用的节点。

  • kubelet:kubelet主要负责同Container Runtime打交道,并与API Server交互,管理节点上的容器。
  • kube-proxy:应用组件间的访问代理,解决节点上应用的访问问题。
  • Container Runtime:容器运行时,如Docker,最主要的功能是下载镜像和运行容器。

Master节点数量与集群规模

在CCE中创建集群,Master节点可以是1个或3个,3个Master节点会按高可用部署,确保集群的可靠性。

Master节点的规格决定集群管理Node节点的规模,创建集群时可以选择集群管理规模,这个规模就是指的集群可以有多少个Node节点,例如50节点、200节点等。

集群管理规模可以在创建集群后变更,具体请参见变更集群规格

集群的网络

从网络的角度看,集群的节点都位于VPC之内,节点上又运行着容器,每个容器都需要访问,节点与节点、节点与容器、容器与容器都需要访问。

集群的网络可以分成三个网络来看。

  • 节点网络:为集群内节点分配IP地址。
  • 容器网络:为集群内容器分配IP地址,负责容器的通信,当前支持三种容器网络模型,不同模型有不同的工作机制。
  • 服务网络:服务(Service)是用来解决访问容器的Kubernetes对象,每个Service都有一个固定的IP地址。

在创建集群时,您需要为各个网络选择合适的网段,确保各网段之间不存在冲突,每个网段下有足够的IP地址可用。集群创建后不支持修改容器网络模型,您需要在创建前做好规划和选择。

强烈建议您在创建集群前详细了解集群的网络以及容器网络模型,具体请参见网络概述

集群安全组

创建集群同时会创建如下安全组,保证集群安全。

  • 集群名称-cce-control-随机数:Master节点安全组。
    安全组中必须开启的端口如下:
    • 源地址属于本安全组规则的需全部放通。
    • 4789(仅容器隧道网络模型的集群需要):容器间网络互访。
    • 5443、5444:Master节点的kube-apiserver的监听端口。端口需对VPC网段、容器网段网段放通。

      CloudShell基于VPCEP实现,在CloudShell中使用kubectl访问集群需要5443端口放通198.19.128.0/20网段。5443端口默认对所有网段放通,如果您对安全组做过加固,当出现在CloudShell中无法访问集群时,请检查5443端口是否放通了198.19.128.0/20网段。

    • 9443:Node节点网络插件访问Master节点。
    • 8445:Node节点存储插件访问Master节点。
  • 集群名称-cce-node-随机数:Node节点安全组。
    安全组中必须开启的端口如下:
    • 源地址属于本安全组规则的需全部放通。
    • 4789(仅容器隧道网络模型的集群需要):容器间网络互访。
    • 10250:Master节点的访问Node节点的kubelet组件(如执行kubectl exec {pod})。
    • 30000-32767:Node节点对外访问端口Nodeport,创建Service时需要指定。端口需对VPC网段、容器网段和ELB的网段放通。
  • 集群名称-cce-eni-随机数:ENI(弹性网卡)网络安全组,仅CCE Turbo集群才会创建。

集群创建后,您可以在VPC控制台查看到创建的安全组。

集群创建时自动创建的安全组以及安全组规则禁止删除,否则会导致集群异常。

集群生命周期

表1 集群状态说明

状态

说明

创建中

集群正在创建,正在申请云资源

正常

集群正常运行

扩容中

集群正在增加节点

缩容中

集群正在删除节点

休眠中

集群正在休眠中

唤醒中

集群正在唤醒中

升级中

集群正在升级中

不可用

当前集群不可用

删除中

集群正在删除中

图2 集群状态流转
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