【k8s】kubernetes 的master节点挂了对整个集群有什么影响?

Kubernetes API server 跟 kube-apiserver 组件的关系是什么?

Kubernetes API server 和 kube-apiserver 组件是同一个东西,是 Kubernetes 控制平面的组件之一。kube-apiserver 是 Kubernetes API server 的二进制可执行文件,负责提供 Kubernetes API 的访问接口,同时也是 Kubernetes 的控制中心。

kube-apiserver 组件通过监听网络端口的方式提供 Kubernetes API 的访问接口,同时也会与 etcd 等组件进行通信,实现对 Kubernetes 资源对象的管理和控制。kube-apiserver 会根据 API 请求的内容,调用相应的控制器来实现对 Kubernetes 资源对象的增删改查等操作,同时也会将这些操作的结果返回给 API 的调用者。

Kubernetes API server 和 kube-apiserver 组件的关系可以类比为操作系统的内核和对应的可执行文件,kube-apiserver 可以看作是 Kubernetes API server 的实际运行进程,而 Kubernetes API server 是 kube-apiserver 的功能实现。因此,在 Kubernetes 中,我们通常使用 kube-apiserver 这个术语来指代 Kubernetes API server 这个组件。

image.png

在 k8s 中,kube-scheduler 和 kube-controller-manager 两个组件是有 leader 选举的,这个选举机制是 k8s 对于这两个组件的高可用保障,虽然 k8s 的存储使用了 etcd,但并没有使用 etcd 来实现选主,而是对 endpoint 这个资源做抢占,谁先抢到并将自己的信息写入 endpoint的 annotation 中,谁就获得了主。

k8s中Controller-Manager和Scheduler的选主逻辑:

  1. k8s中的etcd是整个集群所有状态信息的存储,涉及数据的读写和多个etcd之间数据的同步,对数据的一致性要求严格,所以使用较复杂的 raft 算法来选择用于提交数据的主节点。

  2. apiserver 作为集群入口,本身是无状态的web服务器,多个 apiserver 服务之间直接负载请求并不需要做选主

  3. Controller-Manager 和 Scheduler 作为任务类型的组件,比如 controller-manager 内置的 k8s 各种资源对象的控制器实时的 watch apiserver 获取对象最新的变化事件做期望状态和实际状态调整,调度器watch未绑定节点的pod做节点选择,显然多个这些任务同时工作是完全没有必要的,所以 controller-manager 和 scheduler 也是需要选主的,但是选主逻辑和 etcd 不一样的,这里只需要保证从多个 controller-manager 和 scheduler 之间选出一个 leader 进入工作状态即可,而无需考虑它们之间的数据一致和同步。

所有节点上的组件请求各自apiserver,apiserver从etcd中抢占锁资源,抢到锁的节点组件会将自己标记成为锁的持有者。
leader 则可以通过更新RenewTime来确保持续保有该锁,同时其它节点上的组件也会请求各节点上的apiserver,来查询加锁对象的更新时间来判断自己是否成为新的leader。
当leader在配置的时间内未能成功更新锁资源的时间,立即会失去leader身份。

kubernetes 的master节点挂了对整个集群有什么影响?

首先master分以下几个组件:
etcd
apiserver
controller-manager/scheduler

image.png

etcd是Kubernetes当中唯一带状态的服务,所有实例将会以RAFT一致性算法组建集群。推荐的部署方案均是采用3个或者5个节点组成etcd集群。

apiserver使用负载均衡器。比如Nginx或者HAproxy+keepalived;也可以直接用公有云供应商提供的负载均衡器。

controller-manager/scheduler将使用租约机制 —— 每个集群中只有一个实例是可用的;这些实例会通过向apiserver中的Endpoint加锁的方式来进行leader election, 当目前拿到leader的实例无法正常工作时,别的实例会拿到锁,变为新的leader。

参考

字节跳动 kube-apiserver 高可用方案 KubeGateway
https://mp.weixin.qq.com/s/hBwffMxMlfJi0Fe9ci0ZOw

基于 etcd 实现分布式锁
http://www.xuyasong.com/?p=1789

K8S 中 scheduler 组件的选主逻辑
http://www.xuyasong.com/?p=2037

Kubernetes 实战-Leader 选举
https://zdyxry.github.io/2019/09/12/Kubernetes-%E5%AE%9E%E6%88%98-Leader-%E9%80%89%E4%B8%BE

Kubernetes高可用部署下组件选主的机制分析
https://www.jianshu.com/p/3c209e33bcc8

关于Kubernetes Master高可用的一些策略
https://www.kubernetes.org.cn/2931.html

Kubernetes 实战-高可用集群部署(无LB)
https://zdyxry.github.io/2019/12/19/Kubernetes-%E5%AE%9E%E6%88%98-%E9%AB%98%E5%8F%AF%E7%94%A8%E9%9B%86%E7%BE%A4%E9%83%A8%E7%BD%B2%E6%97%A0LB/

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