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DAY 24
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DevOps

前端工程師學習 DevOps 之路系列 第 24

Day24-Kubernetes 那些事 - 內部架構

前言

之前的文章提到透過 K8s 的 Health Check,可以將不健康的 Pod 砍掉重建,或是確保 Pod 可以正常接收 Request,相信讀者應該很好奇 K8s 到底是如何做到這些功能的,接下來筆者就來談一下 K8s 內部架構。

kubelet

kubelet 用於管理該機器上的所有 Pod 狀態以及與 Master 進行即時溝通,簡單來說 kubelet 就是以管理員的身份存在,所有的 Pod 都是經過 kubelet 審核後才可以開始使用,所以在上一篇的 Health Check 提到:當 Pod 被 livenessProbe 偵測為不健康時,K8s 就會砍掉 Pod 並重建,而砍掉重建這段過程就是依賴 kubelet 完成的。

kube-proxy

kube-proxy 是用來實現 Service 功能,還記得在 Service 的文章提到,只要讓 selector 選擇到正確的 Pod Labels 就可以正確的連接到 Pod,但 Service 本身是沒辦法一次發多個 Request 到各個 Pod,當今天有多個 Pod 時 Service 要如何平均分散流量至各個 Pod,這段過程就是依賴 kube-proxy 來實現。

kube-proxy 一共有兩種方式來實作:

  • Userspace

    在學系統架構的時候相信讀者一定很常聽到 Kernelspace 以及 Userspace,Kernelspace 指的是系統內部核心要操作時的空間,舉凡像是讀寫檔案等等需要操作到系統的都會在這邊運行,而 Userspace 能做的事情就比較少,只能做一些簡單的邏輯運算等等,這些只需要耗費一些記憶體以及 cpu 資源就可以完成的就會在 Userspace 中運行。

    在 kube-proxy 中 Userspace 的實作通常是會監聽一個 port,並把機器上所有的 Request 都轉發到這個 port,然後 kube-proxy 再將轉發至旗下的 Pod,整體看起來好像沒什麼問題,但光一個 Service 就要經過這麼多層的轉發想當然整體效率也會很差,所以現階段 kube-proxy 都不是用 Userspace 的方式實作。

  • iptables

    iptables 則是使用 linux 的 iptables 進行實作,透過 iptables 的 netfilter 可以快速地進行網路位址轉換,也因為這個特性,所以可以讓一個 Service 代理非常多的 Pod,反正過程都會藉由 iptables 來進行網路位址轉換,讓整體效率提升許多省去很多轉發的過程,這也是目前 K8s 預設的實作方式。

container runtimes

container runtimes 則是 K8s 負責讓 Pod 內運行 container 的方法,K8s 支援非常多的實現方法有:DockercontaineredCRI-O,通常都是用 Docker 進行 Pod 內運行 container。

Addons

還記得先前筆者所介紹的 Ingress 文章嗎?裡面有提到 addons,但那時候只是輕描淡寫帶過而已,其實 addons 在 K8s 中代表的就是插件的意思,K8s 有非常多的插件可以使用,只要把插件內的某個功能 enable 起來就可以使用了,所以像是 Ingress、以及 HPA 文章時所介紹的 metrics-server 都是利用這種方式打開。

謎之聲:只有 minikube 這麼搞剛要各項打開,上雲端都開好好不用自己手動開了XD

DNS

不曉得大家在之前筆者介紹 Ingress 的時候有沒有好奇一點,為什麼可以直接寫上 ServiceName 這樣就可以自動找到對應的 Service,有點像是在瀏覽器打上 https://www.google.com/ 就會自動接到 Google 的伺服器一樣,相信讀者都知道所有的連線溝通都必須要依賴網路,沒有一個對應的 IP 就沒辦法連接到對應的服務,所以 K8s 內部也有一套 DNS 系統,方便 Pod 與 Service 之間互相溝通,而這套系統就叫:kube-dns

小結

今天介紹了 K8s 的內部架構,相信讀者應該更了解 K8s 是如何處理內部的相關內容,先前疑惑的點可能也在這次的文章都有了答案。

接下來要介紹的內容不一定每位讀者都會用到,但其實也是蠻重要的觀念,如果有任何問題都歡迎留言給我,那我們就下篇文章見嘍~


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