【一起来学kubernetes】25、Master使用详解-EW帮帮网

Kubernetes 的 Master 节点（控制平面）是集群的“大脑”，负责管理整个集群的状态、调度工作负载、处理 API 请求以及维护系统的核心组件。

一、Master 节点的核心组件

Master 节点由以下关键组件构成，共同协作实现集群控制功能：

组件	作用	核心功能
API Server	集群的唯一入口，提供 RESTful API 接口。	接收并验证用户请求（如 `kubectl`），更新集群状态到 etcd。
Scheduler	资源调度器，决定 Pod 在哪个 Node 上运行。	根据资源需求、亲和性规则等，选择最优节点。
Controller Manager	运行多个控制器，确保集群实际状态与期望状态一致。	包括 Node 控制器、Deployment 控制器、Endpoint 控制器等。
etcd	分布式键值存储数据库，保存集群的所有配置数据和状态。	提供强一致性的数据存储，是集群的“唯一真相源”。
Cloud Controller Manager（可选）	对接云厂商的控制器，管理云资源（如负载均衡器、存储卷）。	仅在云环境中使用，实现节点自动扩缩容、服务暴露等云平台集成功能。

二、Master 节点的工作流程

用户请求处理
- 用户通过 kubectl 或客户端工具向 API Server 发送请求（如创建 Pod）。
- API Server 验证请求合法性，并将状态变更写入 etcd。
调度决策
- Scheduler 监听未调度的 Pod，根据资源需求和策略选择合适 Node，更新 Pod 的 Node 绑定信息。
状态协调
- Controller Manager 中的控制器持续监控集群状态：
- Node 控制器：检测 Node 状态，标记不可用节点。
- Deployment 控制器：确保副本数与期望值一致，触发滚动更新。
- Endpoint 控制器：维护 Service 与 Pod 的映射关系。
数据持久化
- 所有集群状态变更（如 Pod 调度、配置更新）均通过 etcd 持久化存储。

三、Master 节点的高可用架构

生产环境中，Master 节点需部署为多副本以实现高可用（HA），避免单点故障：

1. 多 Master 节点部署

API Server：通过负载均衡器（如 Nginx、HAProxy）对外暴露，多个实例同时运行。
etcd 集群：以奇数节点（如 3、5）组成分布式集群，通过 Raft 协议保证数据一致性。
Scheduler 和 Controller Manager：以 Leader 选举模式运行，同一时间仅一个实例生效。

四、Master 节点的安全机制

认证（Authentication）
- 支持多种认证方式：客户端证书、Bearer Token、ServiceAccount Token 等。
授权（Authorization）
- 基于 RBAC（角色访问控制）限制用户或服务的操作权限。
准入控制（Admission Control）
- 在请求持久化前进行拦截和修改（如 PodSecurityPolicy、ResourceQuota）。
etcd 加密
- 对存储的敏感数据（如 Secret）进行静态加密。

五、Master 节点的部署方式

1. 自建集群（On-Premise）

使用工具手动部署（如 kubeadm、kubespray）。
优点：灵活可控，适合定制化需求。
缺点：维护成本高，需自行处理高可用和升级。

2. 托管集群（Managed Kubernetes）

使用云厂商的托管服务（如 ACK、CCE）。
优点：自动化运维，内置高可用和监控。
缺点：依赖云平台，部分配置受限。

六、Master 节点与 Worker 节点的对比

特性	Master 节点	Worker 节点
核心组件	API Server、Scheduler、etcd 等	kubelet、kube-proxy、容器运行时
职责	集群控制、调度、状态管理	运行工作负载（Pod）
资源需求	高 CPU/内存（尤其 etcd）	根据工作负载需求调整
高可用要求	必须多节点部署	可单节点，但建议多节点避免业务中断

七、最佳实践与注意事项

资源分配
- 为 etcd 预留足够内存和低延迟磁盘（SSD），避免因资源不足导致集群不可用。

备份与恢复

定期备份 etcd 数据，确保灾难恢复能力：

# 备份 etcd
ETCDCTL_API=3 etcdctl snapshot save snapshot.db \
  --endpoints=https://127.0.0.1:2379 \
  --cacert=/etc/kubernetes/pki/etcd/ca.crt \
  --cert=/etc/kubernetes/pki/etcd/server.crt \
  --key=/etc/kubernetes/pki/etcd/server.key

监控与日志
- 监控 Master 组件健康状态（如 API Server 延迟、etcd 写入性能）。
- 收集组件日志（API Server、Scheduler、Controller Manager）。
版本升级
- 遵循官方升级路径，先升级 Master 节点，再升级 Worker 节点。

八、常见问题

Q: Master 节点宕机后如何恢复？
A: 若多 Master 节点部署，其他节点可接管服务；单节点需从备份恢复 etcd 并重启组件。
Q: 如何减少 API Server 的负载？
A: 优化客户端请求（如减少 LIST 操作）、启用分页查询、使用缓存（如 Client-go 的 Informer）。
Q: etcd 性能瓶颈如何排查？
A: 检查磁盘 I/O、网络延迟，使用 etcdctl check perf 测试性能。

Master 节点是 Kubernetes 集群的“指挥中心”，其稳定性和性能直接影响整个集群的可靠性。理解其核心组件、高可用架构及运维要点，是构建和管理生产级 Kubernetes 集群的关键基础。

九、拓展

【一起来学kubernetes】4、kubernetes基本组件的了解

【一起来学kubernetes】25、Master使用详解