สถาปัตยกรรม Kubernetes

ยินดีต้อนรับสู่ Kubernetes ซึ่งเป็นระบบทรงพลังสำหรับจัดการแอปพลิเคชันในคอนเทนเนอร์บนเครื่องหลายเครื่อง

ก่อนเริ่มเรียกใช้แอป สิ่งสำคัญคือต้องเข้าใจโครงสร้างหลักของระบบ ลองนึกภาพว่าเป็นการเรียนรู้ส่วนต่าง ๆ ของรถก่อนขับรถ

หัวใจสำคัญของ Kubernetes คือการทำงานเป็น คลัสเตอร์ คลัสเตอร์คือกลุ่มเครื่องที่เรียกว่า โหนด ซึ่งทำงานร่วมกัน

โหนดเหล่านี้แบ่งออกเป็นสองประเภทหลัก

• ระนาบควบคุม (โหนดหลัก): สมองของคลัสเตอร์
• โหนดผู้ปฏิบัติงาน: เครื่องหลักที่เรียกใช้แอปพลิเคชันของคุณ

ระนาบควบคุม (ในเอกสารรุ่นเก่ามักเรียกว่าโหนดหลัก) มีหน้าที่จัดการคลัสเตอร์

ระนาบควบคุมจะตัดสินใจในระดับรวมเกี่ยวกับคลัสเตอร์ เช่น การจัดตารางเวลาแอปพลิเคชัน และตรวจจับรวมถึงตอบสนองต่อเหตุการณ์ในคลัสเตอร์ เช่น การเริ่มแอปพลิเคชันที่ล้มเหลวใหม่ ระนาบควบคุมไม่ได้เรียกใช้แอปพลิเคชันของคุณโดยตรง

เซิร์ฟเวอร์ APIคือส่วนหน้าของระนาบควบคุม Kubernetes เป็นองค์ประกอบเดียวที่โต้ตอบกับคุณโดยตรง (ผ่าน kubectl)

เซิร์ฟเวอร์นี้เปิดให้เข้าถึง API ของ Kubernetes และจัดการการสื่อสารทั้งหมดภายในคลัสเตอร์ รวมถึงตรวจสอบและกำหนดค่าข้อมูลสำหรับออบเจ็กต์ API เช่น พ็อดและบริการ

etcdคือที่จัดเก็บคู่คีย์-ค่าที่มีความสอดคล้องและพร้อมใช้งานสูง ลองนึกภาพว่าเป็นหน่วยความจำถาวรของคลัสเตอร์

ระบบจัดเก็บข้อมูลคลัสเตอร์ทั้งหมด รวมถึงการกำหนดค่า สถานะ และข้อมูลเมตา หาก etcd หยุดทำงาน คลัสเตอร์จะสูญเสียหน่วยความจำและไม่สามารถทำงานได้อย่างถูกต้อง

ตัวจัดตารางเวลาจะเฝ้าดู พ็อด ที่สร้างขึ้นใหม่ (อินสแตนซ์ของแอปพลิเคชัน) ซึ่งยังไม่มีโหนดผู้ปฏิบัติงานที่กำหนดไว้

จากนั้นจะเลือกโหนดที่เหมาะสมที่สุดสำหรับให้พ็อดแต่ละรายการทำงาน โดยพิจารณาปัจจัยต่าง ๆ เช่น ข้อกำหนดด้านทรัพยากร ข้อจำกัดของฮาร์ดแวร์ และนโยบาย

ตัวจัดการตัวควบคุมจะเรียกใช้ตัวควบคุมหลายรายการ ซึ่งเป็นวงจรเบื้องหลังที่ควบคุมสถานะของคลัสเตอร์

ตัวอย่างเช่น ตัวควบคุมโหนดจะตรวจสอบความสมบูรณ์ของโหนด ส่วนตัวควบคุมการจำลองจะดูแลให้มีพ็อดทำงานในจำนวนที่ถูกต้อง ระบบจะทำงานอยู่เสมอเพื่อทำให้สถานะที่ต้องการตรงกับสถานะปัจจุบัน

โหนดผู้ปฏิบัติงาน (ในเอกสารรุ่นเก่ามักเรียกว่ามินเนียน) คือเครื่องที่แอปพลิเคชันในคอนเทนเนอร์ของคุณทำงานจริง (บรรจุอยู่ใน พ็อด)

โหนดผู้ปฏิบัติงานแต่ละโหนดมีองค์ประกอบที่ช่วยให้สื่อสารกับระนาบควบคุมและจัดการคอนเทนเนอร์ที่ทำงานอยู่บนโหนดนั้นได้

บนโหนดผู้ปฏิบัติงานแต่ละโหนด

• Kubelet: เอเจนต์ที่ดูแลให้คอนเทนเนอร์ทำงานอยู่ภายในพ็อด โดยรับคำสั่งจากเซิร์ฟเวอร์ API และจัดการพ็อด
• รันไทม์คอนเทนเนอร์: ซอฟต์แวร์ที่รับผิดชอบการเรียกใช้คอนเทนเนอร์ (เช่น Docker, containerd, CRI-O) Kubelet ใช้ซอฟต์แวร์นี้เพื่อดึงอิมเมจและเรียกใช้แอปพลิเคชันของคุณ

Kube-proxyทำงานบนโหนดผู้ปฏิบัติงานแต่ละโหนดและจัดการการทำพร็อกซีเครือข่ายสำหรับบริการ Kubernetes

ระบบจะดูแลกฎเครือข่ายบนโหนด ทำให้สามารถสื่อสารผ่านเครือข่ายไปยังพ็อดได้ทั้งจากภายในและภายนอกคลัสเตอร์ และช่วยให้เข้าถึงแอปพลิเคชันของคุณได้

จากสิ่งที่คุณได้เรียนรู้มา ส่วนประกอบใดต่อไปนี้เป็นส่วนหนึ่งของระนาบควบคุมของ Kubernetes

ทำได้ดีมาก! ตอนนี้คุณมีความเข้าใจพื้นฐานเกี่ยวกับสถาปัตยกรรมของ Kubernetes แล้ว

• ระนาบควบคุม (เซิร์ฟเวอร์ API, etcd, ตัวจัดกำหนดเวลา, ตัวจัดการคอนโทรลเลอร์) ทำหน้าที่จัดการคลัสเตอร์
• โหนดผู้ปฏิบัติงาน (Kubelet, รันไทม์คอนเทนเนอร์, Kube-proxy) ทำหน้าที่เรียกใช้แอปพลิเคชันของคุณ

ถัดไป เราจะเจาะลึกหน่วยที่เล็กที่สุดซึ่งนำไปใช้งานได้ใน Kubernetes นั่นคือ พ็อด!