Kubernetes核心对象

在《Kubernetes 简介》中，我们了解到了 Kubernetes 是由哪些组件组成的，但是，我们现在只观察到了“形”，并没有领会其“神”，本章节就带大家来了解一下 Kubernetes 的核心对象有那些。

Kubernetes 的所有管理能力构建在对象抽象的基础上，它的核心对象有：

Node：计算节点的抽象，用来描述计算节点的资源抽象、健康状态等
Namespace：资源隔离的基本单位，只是逻辑上的隔离
Pod：用来描述应用实例，包括镜像地址、资源需求等，是 Kubernetes 最核心的对象
Service：为 Pod 提供集群内部访问入口，可以负载多个 Pod

# Node

Node 是 Pod 真正运行的主机，可以是物理机、也可以是虚拟机。

在每个 Node 节点上，必须安装 kubelet、kube-proxy 以及容器运行时，容器运行时可以选择 Docker、Containerd、Rkt 等，在新版本的 Kubernetes 中，docker-shim 从 Kubernetes 中移除了，如果要使用 Docker，就需要自己安装 docker-shim，所以如果是新版本的 Kubernetes，建议使用 Containerd，而不是 Docker。

# Namespace

Namespace 是对一组资源和对象的抽象集合。

常见的 pods，services，deployments 等都属于某一个 Namespace，我们可以通过kubectl get ns来查看集群有多少 Namespace，如下：

## kubectl get ns
NAME                 STATUS   AGE
default              Active   610d
kube-node-lease      Active   610d
kube-public          Active   610d
kube-system          Active   610d

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# Pod

Pod 是一组紧密关联的容器组合，他们共享 PID,IPC,NETWORK,UTS namespace，一个 Pod 里可以运行多个容器，一个 Pod 里的多个容器共享网络和文件系统，它们可以直接通过 localhost 口进行通信。

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Pod 是一个逻辑上的概念，在宿主机上并不存在一个 Pod 边界或者隔离环境，真正处理的是操作系统的 namespace 和 cgroups。

如上图，Pod 中的所有容器共享一个 Network namespace，并且可以声明共享同一个 volume，但是为了避免业务容器之间的强依赖，Kubernetes 引入了 Infra Container，它一定是 Pod 中最先启动的容器，其他的容器通过 Joine Network namespace 和 Infra Container 建立关联。

所以对于一个 Pod 中的多个容器来说：

它们可以直接通过 localhost 进行通信
它们看到的网络设备跟 Infra Container 完全一样
一个 Pod，不管有多少容器，它的 IP 地址只有一个
Pod 的生命周期跟 Infra Container 保持一致，跟其他业务容器无关

一个 Pod 代表着某个应用程序的特定实例，如果我们需要去扩展这个应用程序，那么就意味着需要为该应用程序同时创建多个 Pod 实例，每个实例都代表着应用程序的一个运行副本。而这些副本化的 Pod 对象的创建和管理，都是由一组称为 Controller 的对象实现，比如 Deployment 控制器对象。

当创建 Pod 时，我们还可以使用 Pod Preset 对象为 Pod 注入特定的信息，比如 Configmap、Secret、存储卷、卷挂载、环境变量等。有了 Pod Preset 对象，Pod 模板的创建就不需要为每个模板显示提供所有信息。

基于预定的期望状态和各个节点的资源可用性，Master 会把 Pod 对象调度至选定的工作节点上运行，工作节点从指向的镜像仓库进行下载镜像，并在本地的容器运行时环境中启动容器。Master 会将整个集群的状态保存在 etcd 中，并通过 API Server 共享给集群的各个组件和客户端。

# Service

Pod 是灵活的，Pod 的 IP 是动态的，也就是说 Pod 的每次创建其 IP 地址是变化的。为了为应用提供稳定的访问入口，Kubernetes 引入了 Service 的概念。

Service 是应用服务的抽象，通过 Labels 为应用提供负载均衡和服务发现。匹配 Labels 的 Pod 和端口会加入到对应的 Endpoints 中，由 kube-proxy 负责将 Service IP 负载到这些 Endpoints 上。

每个 Service 会自动分配一个虚拟的 Cluster IP 和 DNS 名，只要这个 Service 不删除，其 IP 地址不会改变，其他服务可以通过 IP 地址和 DNS 来访问服务，不需要了解后端容器的 IP 是什么。

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Service 的类型有四种，Cluster IP，LoadBalance，NodePort，ExternalName。其中 Cluster IP 是默认的类型。

（1）、Cluster IP：通过集群内部 IP 暴露服务，默认是这个类型，选择该值，这个 Service 服务只能通过集群内部访问；

（2）、LoadBalance：使用云提供商的负载均衡器，可以向外部暴露服务，选择该值，外部的负载均衡器可以路由到 NodePort 服务和 Cluster IP 服务；

（3）、NodePort：如果选择该值，这个 Service 可以通过 NodeIP:NodePort 访问这个 Service 服务，NodePort 会路由到 Cluster IP 服务，这个 Cluster IP 会通过请求自动创建；

（4）、ExternalName：通过返回 CNAME 和它的值，可以将服务映射到 externalName 字段的内容，没有任何类型代理被创建，可以用于访问集群内其他没有 Labels 的 Pod，也可以访问其他 NameSpace 里的 Service。

# 总结

通过本章，我们了解到 Kubernetes 有哪些核心对象，它们分别代表什么意思，比如什么 Node，什么是 Pod。当然，在这章只是做了简单的介绍，具体的操作实践会在后面详细述说。

上次更新: 2025/07/19, 21:23:02

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