Kubernetes 学习总结（43）—— Kubernetes 从提交 deployment 到 pod 运行的全过程

当用户向?Kubernetes?提交了一个创建?deployment?的请求后，Kubernetes?从接收请求直至创建对应的?pod?运行这整个过程中都发生了什么呢？

kubernetes 架构简述

在搞清楚从?deployment?提交到?pod?运行整个过程之前，我们有先来看看?Kubernetes?的集群架构：

上图与下图相同：

如图所示，k8s 集群分为?control plane?控制平面和?node?节点。control plane?控制平面（也称之为主节点）主要包含以下组件：

• kube-api-server: 顾名思义，负责处理所有 api，包括客户端以及集群内部组件的请求。

• etcd: 分布式持久化存储、事件订阅通知。只有?kube-api-server?直接操作?etcd，其它所有组件都是与?kube-api-server?进行相互。

• scheduler: 处理 pod 的调度，将 pod 绑定到具体的 node 节点。

• controller manager: 控制器，处理各种资源对象。

• cloud controller manager: 对接云服务商的控制器。

node?节点，专门部署用户的应用程序（与控制平面隔离，避免影响到 k8s 的核心组件），主要包含以下组件：

• kubelet: 管理节点上的 pod 以及状态检查和上报。

• kube-proxy: 进行流量的路由转发（目前是通过操作节点的 iptables 或者 ipvs 实现）。

• CRI: 容器运行时接口。

从 Deployment 到 Pod

从?Deployment?到?Pod?的整个过程如下图所示：

1. 请求发送到?kube-api-server

请求发送到?kube-api-server，然后会进行认证、鉴权、变更、校验等一系列过程，最后将 deployment 的数据持久化存储至?etcd。

在这个过程我们可以通过 mutation admission 的 webhook 自主地对资源对象进行任意的变更，比如注入 sidecar 等等。

2. controller manager 处理

controller manager?组件针对不同的资源对象有不同的处理部分。针对?Deployment，由于其并不直接管理?Pod，而是?Deployment?管理?ReplicaSet，ReplicaSet?再管理?Pod：

因此其中涉及到?controller manager?中的两个部分：

• deployment controller

• replicaset controller

(1) 先是?deployment controller?监听到?deployment?的创建事件，然后进行相关的处理，最后创建?replicaset。

(2) 然后?replicaset controller?监听到?replicaset?的创建事件，进行相关处理后，最后创建?pod。

3. scheduler 调度

scheduler?接受到 pod 需要调度的事件后，进行一系列调度逻辑处理，最后选择一个合适的 node 节点，将 pod 绑定到这个节点上（所谓的节点调度在这里只是修改 pod 数据，对其中的 nodeName 进行赋值）。具体的调度算法比较复杂，涉及强制性调度、亲和与反亲和、污点和容忍、以及硬件资源计算、优先级等等，本文不做展开。

4. 节点 kubelet 处理

调度完成后，pod?被绑定的 node 节点上的?kubelet?同样通过?kube-api-server?会接受到相应的事件，然后?kubelet?会进行?pod?的创建。在这个过程中?kubelet?会分别调用?CRI、CNI、CSI：

• CRI（Container Runtime Interface）: 容器运行时接口，CRI?插件负责执行拉取镜像、创建、删除容器等操作。CRI?的几种常用插件：

  • containerd

  • CRI-O

  • Docker Engine

• CNI（Container Network Interface）: 容器网络接口，CNI?插件负责给 pod 分配 IP 地址，确保 pod 能够与集群内的其它 pod 进行通信。CNI?的几种常用插件：

  • Cilium

  • Calico

• CSI（Container Storage Interface）: 容器存储接口，CSI?插件负责与外部存储提供者通信，执行卷的附加、挂载等操作。

所谓的接口其实只是定义了通信的规范或者标准（使用的是?grpc?协议），具体的实现则是交给了插件。至此，Kubernetes 从创建 deployment 到 pod 运行的全过程就是这样了。

参考资料：

• https://kubernetes.io/docs/concepts/architecture/

• https://kubernetes.io/docs/concepts/scheduling-eviction/

• https://kubernetes.io/docs/setup/production-environment/container-runtimes/

• https://kubernetes.io/docs/tasks/administer-cluster/network-policy-provider/