基本概念

Kubernetes 控制器是一种特殊类型的后台进程，负责运行集群中的各种资源对象。

Kubernetes 控制器是 Kubernetes 控制平面（Control Plane）的一部分，负责监视集群状态，并确保集群的实际状态与预期状态保持一致。如果检测到任何偏差，控制器会自动采取措施来纠正这些偏差，从而实现自我修复、自我调节的集群环境。

Kubernetes 控制器是实现集群管理自动化的关键，对于希望充分利用 Kubernetes 优势的开发者和运维人员来说，理解控制器的概念和工作原理是至关重要的，本文开始将对各类常见的 Kubernetes 控制器进行专题介绍。


工作原理

Kubernetes 控制器通过 API Server 与 Kubernetes 集群进行通信，它们会定期查询集群的状态，并将当前状态与期望状态进行比较。如果存在差异，控制器将执行以下步骤：

  • 发现差异：控制器检测到集群的实际状态与预期状态不一致

  • 制定计划：控制器计算需要执行哪些操作来纠正这些差异

  • 执行操作：控制器通过 API Server 对集群资源进行操作，如创建、更新或删除资源对象

  • 监控结果：控制器持续监控集群状态，直到实际状态与预期状态一致

  • 反馈循环：控制器不断重复这个过程，确保集群的稳定性和可靠性

常见类型

Kubernetes 控制器常见类型如下：

  • Node Controller：负责监控节点的状态，处理节点故障时的响应，并在必要时进行适当的清理

  • Namespace Controller：负责管理命名空间资源的生命周期，包括创建、删除和更新命名空间

  • ResourceQuota Controller：负责控制资源配额，确保指定资源对象不会超量占用资源

  • Deployment Controller：提供应用的声明式更新能力，确保指定数量的 Pod 副本始终运行并更新

  • StatefulSet Controller：管理有状态应用的部署，提供稳定的持久化存储和唯一网络标识符

  • DaemonSet Controller：确保所有（或某些）节点上运行指定数量的 Pod 副本，通常用于运行集群守护进程

  • ReplicaSet Controller：确保 Pod 的副本数量始终符合预期，是 Deployment 控制器的底层实现

  • Service Controller：负责维护后端 Pods 与 Service 之间的连接，并提供负载均衡

  • Endpoint Controller：负责生成和维护所有 Endpoints 对象

相关特性

  • 自动化：控制器自动化了许多通常需要手动干预的任务，减少了人为错误

  • 弹性：通过自我修复能力，控制器确保集群在面对故障时能够快速恢复

  • 可扩展性：控制器使得管理大规模集群变得更加容易，支持应用的无缝扩展

  • 声明式管理：用户只需定义期望状态，控制器负责实现这一状态，简化了管理流程