HA K8s Control-plane components 之間如何運作？

1. Preface

本篇文章會深度探討在高可用的 Kubernetes 叢集中，Control-plane nodes 上的 Components (kube-apiserver, etcd, …等)之間會如何運作，並借由 kubectl create 建立一個 Deployment 來實踐理論。

2. 先備知識

由以上 K8s 官網文件中的叢集架構圖可以看到單一台 Control-plane 內部的元件有 4 個，讓我們先來認識他們：

• kube-apiserver : 負責接受前端管理者透過 CLI ( Command Line Interface, 命令模式 ) 或是在 Web UI 上面點點選選的方式下達的命令，並且 kube-controller-manager 和 kube-scheduler 要正常運作也需要對它呼叫 API Request。
  • 在接收到 API Request 後，還會對這個 request 進行身份的驗證，並確保該身份有足夠的權限可以執行 request 內要做的動作。
• kube-controller-manager：負責維護 K8s 叢集的狀態，它會試圖將當前叢集狀態移動到更接近所需狀態的地方，例如偵測節點是否故障、偵測 Pod 是否毀損等，並作出回應，此時期望的狀態是節點跟 pod 是否處於健康，Controller-manager 會去確認這些狀態，並在故障時做出對應的處理。
  • 在這個元件裡面內定會執行很多個 controller processes。從邏輯上講，每個 controller 都是一個單獨的程序，但是為了降低複雜性，它們都被編譯到同一個可執行檔案，並在一個程序中執行，所以它會被稱為 manager。
  • controller process 可以想像成執行 bash script while true 迴圈的一個程序，裡面會去比對 node, pod, …等物件當前的狀態與期望的狀態是否一致。
• kube-scheduler : 負責監控新建立的 Pod ，選擇出最適合的節點讓 Pod 在上面運作。排程決策會有兩個階段，
  1. Predicates (過濾) 階段：會先根據 pod 的規格檢查有哪些節點有足夠的硬體資源適合執行這個 pod。
  2. Priorities（評分) 階段：負責對通過 Predicates 的節點進行評分 (0-10 分），最終選擇分數最高的節點。
• etcd：負責儲存 K8s 叢集的狀態，也就是 K8s 運作時產生的重要資料都會