Architettura di Kubernetes

Benvenuto in Kubernetes! È un potente sistema per gestire applicazioni containerizzate su più macchine.

Prima di iniziare a eseguire le applicazioni, è essenziale comprenderne la struttura di base. È come imparare a conoscere le parti di un'auto prima di guidarla!

Alla base, Kubernetes funziona come un cluster. Un cluster è un gruppo di macchine, chiamate nodi, che collaborano tra loro.

Questi nodi sono suddivisi in due tipi principali:

• Control Plane (Master Node): il cervello del cluster.
• Worker Nodes: le macchine operative che eseguono le applicazioni.

Il Control Plane, spesso chiamato Master Node nella documentazione meno recente, è responsabile della gestione del cluster.

Prende decisioni globali sul cluster, ad esempio sulla pianificazione delle applicazioni, e rileva e gestisce gli eventi del cluster, come il riavvio di un'applicazione in errore. Non esegue direttamente le applicazioni.

L'API Server è il componente front-end del Control Plane di Kubernetes. È l'unico componente che interagisce direttamente con Lei, tramite kubectl.

Espone l'API di Kubernetes e gestisce tutte le comunicazioni all'interno del cluster, convalidando e configurando i dati per oggetti API come Pod e Services.

etcd è un archivio di tipo chiave-valore coerente e altamente disponibile. Lo si può considerare la memoria permanente del cluster.

Memorizza tutti i dati del cluster, incluse configurazione, stato e metadati. Se etcd non è disponibile, il cluster perde la propria memoria e non può funzionare correttamente!

Lo Scheduler cerca i Pods appena creati, ovvero le istanze dell'applicazione, che non hanno ancora un worker node assegnato.

Seleziona quindi il nodo migliore su cui eseguire ogni Pod, considerando fattori come requisiti delle risorse, vincoli hardware e criteri.

Il Controller Manager esegue vari controller, ovvero cicli in background che regolano lo stato del cluster.

Ad esempio, un Node Controller monitora lo stato dei nodi e un Replication Controller garantisce che sia in esecuzione il numero corretto di Pod. Il sistema lavora costantemente per allineare lo stato desiderato a quello corrente.

I Worker Nodes, chiamati anche Minions nella documentazione meno recente, sono le macchine su cui vengono eseguite le applicazioni containerizzate, organizzate in Pods.

Ogni worker node dispone di componenti che gli consentono di comunicare con il Control Plane e gestire i container in esecuzione.

Su ogni Worker Node:

• Kubelet: un agente che garantisce l'esecuzione dei container in un Pod. Riceve istruzioni dall'API Server e gestisce i Pod.
• Container Runtime: il software responsabile dell'esecuzione dei container, ad esempio Docker, containerd e CRI-O. Kubelet lo utilizza per scaricare le immagini ed eseguire le applicazioni.

Kube-proxy viene eseguito su ogni Worker Node e gestisce il proxy di rete per i Kubernetes Services.

Mantiene le regole di rete sul nodo, consentendo le comunicazioni di rete con i Pod sia dall'interno sia dall'esterno del cluster. In questo modo garantisce che le applicazioni siano raggiungibili.

Ottimo lavoro! Ora ha acquisito una conoscenza di base dell'architettura di Kubernetes.

• Il piano di controllo (API Server, etcd, Scheduler, Controller Manager) gestisce il cluster.
• I nodi worker (Kubelet, Container Runtime, Kube-proxy) eseguono le applicazioni.

Ora analizzeremo l'unità più piccola distribuibile in Kubernetes: i Pod!