好的，各位观众老爷，各位技术大咖，欢迎来到今天的“K8s Node 角色与功能：集群节点的构成”主题讲座！我是你们的老朋友，江湖人称“代码诗人”的程序猿老王。今天，咱们不谈那些晦涩难懂的理论，就聊聊 Kubernetes (K8s) 集群里那些默默耕耘的“节点”，以及它们各自的角色和功能，保证让大家听得懂、记得住、用得上！
开场白：K8s 集群，一座数字化城堡
想象一下，K8s 集群就像一座宏伟的数字化城堡🏰。这座城堡里住着各种各样的应用程序，它们负责处理用户的请求、存储数据、执行计算等等。而这座城堡的正常运转，离不开各种各样的“节点”。这些节点就像城堡里的砖瓦、梁柱，共同支撑着整个城堡的结构。
什么是 K8s Node？节点是干嘛的？
简单来说，K8s Node 就是一台物理机或者虚拟机，它属于 Kubernetes 集群，并且负责运行容器化的应用程序。你可以把它想象成一座城堡里的一间间“房间”，每个房间里都住着一些应用程序 (也就是容器)。
更具体地说，Node 节点主要承担以下职责：
- 运行容器： 这是 Node 节点最核心的任务。Node 节点负责启动、停止、管理容器，确保应用程序能够正常运行。
- 提供资源： Node 节点提供 CPU、内存、磁盘空间等资源，供容器使用。
- 与 Master 节点通信： Node 节点需要与 Master 节点进行通信，汇报自己的状态，并接收 Master 节点下发的指令。
Node 节点的主要构成组件
一个 Node 节点主要由以下几个核心组件构成，它们就像 Node 节点身体里的各个器官，各司其职，相互协作：
- kubelet： Node 节点上的“大管家”，负责与 Master 节点通信，接收 Master 节点下发的指令，并负责管理 Node 节点上的容器。你可以把它想象成一个尽职尽责的管家，Master 节点让他干什么，他就干什么。
- kube-proxy： Node 节点上的“交通管理员”，负责管理 Node 节点上的网络流量，确保应用程序能够正常访问网络。你可以把它想象成一个交通管理员，指挥着网络流量的进出，保证交通畅通。
- Container Runtime： Node 节点上的“发动机”，负责运行容器。目前常见的 Container Runtime 包括 Docker、containerd、CRI-O 等。你可以把它想象成一个发动机，为容器提供动力，让它们能够正常运转。
可以用一张表格来总结一下：
| 组件 | 角色 | 功能描述 |
|---|---|---|
| kubelet | 大管家 | 1. 向 Master 节点注册 Node 节点； 2. 接收 Master 节点下发的指令； 3. 管理 Node 节点上的容器，包括启动、停止、重启容器； 4. 定期向 Master 节点汇报 Node 节点的状态，包括 CPU 使用率、内存使用率、磁盘空间使用率等。 |
| kube-proxy | 交通管理员 | 1. 维护 Node 节点上的网络规则，包括 iptables 规则、IPVS 规则等； 2. 将外部流量转发到 Node 节点上的容器； 3. 在 Node 节点上的容器之间进行负载均衡。 |
| Container Runtime | 发动机 | 1. 下载镜像； 2. 创建容器； 3. 启动容器； 4. 停止容器； 5. 删除容器； 6. 管理容器的生命周期。 |
Node 节点的状态：健康体检报告
Node 节点需要定期向 Master 节点汇报自己的状态，包括 CPU 使用率、内存使用率、磁盘空间使用率等。这些信息就像一份健康体检报告，让 Master 节点能够及时了解 Node 节点的健康状况，并采取相应的措施。
Node 节点的状态主要包括以下几个方面：
- Ready： 表示 Node 节点已经准备好接收 Pod。
- NotReady： 表示 Node 节点还没有准备好接收 Pod。
- SchedulingDisabled： 表示 Node 节点已经被禁止调度新的 Pod。
Node 节点的类型：各有千秋的“房间”
虽然都是 Node 节点，但根据用途的不同，可以分为不同的类型。常见的 Node 节点类型包括：
- Worker Node (工作节点)： 这是最常见的 Node 节点类型，主要用于运行应用程序。
- Master Node (主节点)： 负责管理整个 K8s 集群，包括调度 Pod、管理 Node 节点等。 Master 节点通常不运行应用程序。
- Edge Node (边缘节点)： 部署在网络的边缘，用于处理边缘计算任务。
深入剖析：Worker Node 的角色与功能
Worker Node 是 K8s 集群中最常见的 Node 节点类型，也是我们今天重点讨论的对象。它就像城堡里的一间间“房间”，负责运行应用程序。
Worker Node 的主要职责：
- 运行 Pod： 这是 Worker Node 最核心的任务。Worker Node 负责启动、停止、管理 Pod，确保应用程序能够正常运行。
- 提供资源： Worker Node 提供 CPU、内存、磁盘空间等资源，供 Pod 使用。
- 与 Master 节点通信： Worker Node 需要与 Master 节点进行通信，汇报自己的状态，并接收 Master 节点下发的指令。
- 执行 kubelet 的指令： kubelet 就像 Worker Node 的“大脑”，它接收 Master 节点的指令，并负责执行这些指令，例如启动 Pod、停止 Pod 等。
- 维护网络连通性： kube-proxy 负责维护 Worker Node 上的网络连通性，确保 Pod 能够正常访问网络。
- 监控资源使用情况： Worker Node 需要监控自己的资源使用情况，并将这些信息汇报给 Master 节点，以便 Master 节点能够更好地进行资源调度。
Worker Node 的核心组件详解
为了更好地理解 Worker Node 的工作原理，我们来详细了解一下 Worker Node 的几个核心组件：
- kubelet： 就像 Worker Node 的“大脑”，负责与 Master 节点通信，接收 Master 节点下发的指令，并负责管理 Worker Node 上的 Pod。kubelet 会定期向 Master 节点汇报 Worker Node 的状态，包括 CPU 使用率、内存使用率、磁盘空间使用率等。
- kube-proxy： 就像 Worker Node 的“交通管理员”，负责管理 Worker Node 上的网络流量，确保 Pod 能够正常访问网络。kube-proxy 会维护 Worker Node 上的网络规则，例如 iptables 规则、IPVS 规则等。
- Container Runtime： 就像 Worker Node 的“发动机”，负责运行容器。目前常见的 Container Runtime 包括 Docker、containerd、CRI-O 等。Container Runtime 会下载镜像、创建容器、启动容器、停止容器、删除容器，并管理容器的生命周期。
Node Affinity 与 Taints/Tolerations：让 Pod “住”对“房间”
在 K8s 集群中，我们可能需要将某些 Pod 调度到特定的 Node 节点上，例如将需要 GPU 资源的 Pod 调度到配备 GPU 的 Node 节点上，或者将需要高性能存储的 Pod 调度到配备高性能存储的 Node 节点上。
为了实现这个目标，K8s 提供了两种机制：
- Node Affinity (节点亲和性)： 允许我们指定 Pod 必须或者倾向于调度到哪些 Node 节点上。你可以把它想象成给 Pod “贴标签”，告诉 K8s 调度器，这个 Pod 喜欢住什么样的“房间”。
- Taints (污点) 和 Tolerations (容忍度)： 允许我们给 Node 节点“打标签”，表示这个 Node 节点不适合运行某些 Pod。你可以把它想象成给“房间”贴上“禁止入内”的标签，只有拥有“通行证”的 Pod 才能进入。
举个例子，我们可以给配备 GPU 的 Node 节点打上 gpu=true 的污点，然后给需要 GPU 资源的 Pod 设置 gpu=true 的容忍度，这样只有需要 GPU 资源的 Pod 才能调度到配备 GPU 的 Node 节点上。
总结：K8s Node，集群的基石
总而言之，K8s Node 是 K8s 集群的基石，它负责运行容器化的应用程序，并提供资源。理解 K8s Node 的角色与功能，对于更好地管理和维护 K8s 集群至关重要。
希望今天的讲座能够帮助大家更好地理解 K8s Node，并在实际工作中更好地使用 K8s。
彩蛋：一些幽默的补充说明
- 把 Master 节点想象成“皇帝”，它负责管理整个集群。
- 把 Worker Node 想象成“大臣”，它们负责执行皇帝的命令，并为应用程序提供服务。
- 把 Pod 想象成“百姓”，它们住在 Worker Node 上，享受着集群提供的资源。
- kubelet 就是“太监总管”，负责传达皇帝的旨意，并管理大臣们的工作。
- kube-proxy 就是“城管”，负责维护网络秩序，确保交通畅通。
- Container Runtime 就是“厨师”，负责制作美味佳肴 (容器) 供百姓享用。
好啦，今天的讲座就到这里，谢谢大家的聆听！如果大家有什么问题，欢迎在评论区留言，我会尽力解答。咱们下期再见！👋