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在K8S中，相关基础概念有哪些？

news 2025/10/12 12:32:46

好的，这是一个非常核心的问题。Kubernetes (K8S) 是一个庞大的系统，但其设计理念是围绕一组精心设计的基础概念构建的。理解这些概念是掌握 K8S 的关键。

以下是 Kubernetes 中最核心和相关的基础概念，可以分为以下几类：

这些概念描述了 K8S 集群的物理和逻辑组成。

Cluster (集群)：
- 一组节点（Node） 的集合，是所有计算、网络、存储资源的池化。K8S 管理的就是一个集群。
Node (节点)：
- 集群中的一台工作机器，可以是物理机或虚拟机。
- 每个节点由 Control Plane 管理。
- 节点上运行着两个关键进程：
  - kubelet：与 Control Plane 通信的代理，负责管理本节点上的 Pod 和容器。
  - kube-proxy：维护节点上的网络规则，实现 Service 的网络代理和负载均衡。
Control Plane (控制平面 / Master节点)：
- 集群的“大脑”，负责管理集群的全局决策（例如调度）以及检测和响应集群事件。
- 核心组件包括：
  - kube-apiserver：集群的唯一入口，所有内部、外部请求都必须通过它，是 RESTful API 的前端。
  - etcd：一个分布式的、高可用的键值存储数据库，用于持久化存储集群的所有配置数据和状态（即“唯一信源”）。
  - kube-scheduler：负责监视新创建的、未分配节点的 Pod，并选择最适合的节点来运行它们。
  - kube-controller-manager：运行着多种控制器的守护进程，这些控制器处理着集群中的常规任务（例如节点故障、Pod 复制等）。
  - cloud-controller-manager：用于与底层云提供商（如 AWS, GCP, Azure）的 API 交互。

这些概念定义了如何在集群中运行和管理的应用程序。

Pod：
- K8S 最小、最简单的部署和管理单元。
- 一个 Pod 包含一个或多个紧密耦合的容器，它们共享网络命名空间、IP 地址、端口空间和存储卷。Pod 是容器的“逻辑主机”。
- Pod 是短暂的（ephemeral），会被频繁地创建和销毁。
Controller (控制器)：
- 用于管理 Pod 的生命周期，确保集群的当前状态符合用户声明的期望状态。它们是 K8S 自动化能力的核心。
- 主要类型：
  - Deployment：最常用的控制器，用于部署无状态应用，管理 Pod 的多个副本，并提供滚动更新和回滚功能。
  - ReplicaSet：确保指定数量的 Pod 副本始终运行。Deployment 通过管理 ReplicaSet 来实现其功能。
  - StatefulSet：用于部署有状态应用（如数据库），为 Pod 提供稳定的网络标识符和持久化存储。
  - DaemonSet：确保所有（或部分）节点上都运行一个 Pod 的副本，常用于运行节点级别的守护进程（如日志收集器、网络插件）。
  - Job：创建一个或多个 Pod 并确保它们成功运行至完成，用于一次性任务。
  - CronJob：基于时间表来运行 Job，用于周期性任务。

这些概念定义了 Pod 之间以及外部如何与服务通信。

Service：
- 一个抽象的 way to 暴露一组运行在 Pod 上的应用程序为一个网络服务。
- 为解决 Pod 是动态（IP 不固定）的问题而设计。Service 提供一个稳定的 IP 地址、DNS 名称和端口。
- 核心类型：
  - ClusterIP：默认类型，为 Service 分配一个集群内部可访问的虚拟 IP。
  - NodePort：在每个节点的 IP 上暴露一个静态端口（NodePort），从而可以从集群外部访问该 Service。
  - LoadBalancer：使用云提供商的负载均衡器向外部暴露 Service。（是 NodePort 的扩展）
Ingress：
- 不是一种 Service，而是管理外部访问集群内服务的 API 对象，通常提供 HTTP/HTTPS 路由。
- 功能更强大，可以提供基于域名和路径的路由、SSL/TLS 终止等功能。通常需要一个 Ingress Controller（如 Nginx, Traefik）来实现。

这些概念允许向应用提供存储资源和配置信息。

Volume (存储卷)：
- 抽象了 Pod 中容器可访问的存储。Pod 中所有容器可以共享卷。
- 生命周期与 Pod 绑定，Pod 消失，卷通常也会消失。
PersistentVolume (PV) / PersistentVolumeClaim (PVC)：
- PersistentVolume (PV)：集群中的一块网络存储资源，由管理员预先配置，或使用 StorageClass 动态配置。
- PersistentVolumeClaim (PVC)：用户对存储的请求。Pod 通过 PVC 来申请和使用 PV。PVC 将 Pod 与特定的存储细节解耦。
ConfigMap：
- 用于将非机密性的配置数据（如配置文件、环境变量、命令行参数）与 Pod 解耦，实现应用配置的灵活管理。
Secret：
- 类似于 ConfigMap，但专门用于存储敏感信息，如密码、OAuth 令牌、SSH 密钥。数据会以 base64 编码（非加密，需配合其他安全措施）存储。

Namespace (命名空间)：
- 在物理集群内提供的虚拟集群或逻辑隔离。用于将资源分组到不同的项目中（如开发、测试、生产），实现资源配额和权限管理。
- kube-system, default, kube-public 是默认的命名空间。
Label (标签) 和 Selector (选择器)：
- Label：附加到对象（如 Pod）上的键值对，用于标识对象的特征，但不提供唯一性。例如 environment: production, app: frontend。
- Selector：客户端可以通过选择器来筛选和识别一组具有特定 Label 的对象。这是 Controller 和 Service 找到其管理对象的核心机制。