什麼是 Kubernetes？

在上一篇文章中，我們了解了為什麼需要容器編排工具，而 Kubernetes（K8s）正是這個領域的王者。那麼，到底什麼是 Kubernetes？

簡而言之，Kubernetes 是一個開源的容器編排系統，用於自動化應用程式的部署、擴展和管理。 它最初由 Google 設計，並在 2014 年開源，目前由雲原生計算基金會（Cloud Native Computing Foundation, CNCF）維護。

你可以把 Kubernetes 想像成一個龐大的自動化「機器人」，它控制著一個由多台伺服器組成的「集群」（Cluster）。你只需要告訴這個機器人你想要執行的應用程式狀態（例如：我想要執行 3 個 NGINX 容器），K8s 就會想盡辦法讓你的願望成真，並持續監控，確保應用程式保持在這個狀態。

Kubernetes 的核心架構

一個 Kubernetes 集群主要由兩種核心節點組成：

1. Control Plane（控制平面）

Control Plane 是 Kubernetes 的「大腦」或「總指揮中心」。它負責管理整個集群的運作，包含所有決策和協調工作。它由以下幾個關鍵元件組成：

kube-apiserver

• 這是 Kubernetes 的核心入口，管理整個 Kubernetes 所需要的 API endpoint。
• 所有對 Kubernetes 的操作（部署、查詢狀態等）都透過 API Server。
• 它是 Node 與 Control Plane 溝通的唯一入口。

etcd

• etcd 是 highly-available key-value store system，用於 持久化 儲存集群的所有狀態、配置資料和元資料。
• etcd 保存叢集的所有狀態，因此可以用它來進行叢集恢復與備份。。

kube-controller-manager

• 這是一個由多個控制器組成的元件，負責監控集群的狀態，並確保實際狀態與你期望的狀態一致。
• 它就像是 K8s 的巡邏員，一旦發現有容器故障或數量不足，就會立即採取行動。

kube-scheduler

• kube-scheduler 是整個 k8s 的 Pods 調度員。它會考慮資源需求、節點限制...等因素，來決定 Pod 應該放在哪一個 Node。

2. Worker Node（工作節點）

Worker Node 是 Kubernetes cluster 中真正執行應用程式容器的地方。一個 cluster 可以有一個或多個 worker node。

每個 Worker Node 都包含以下幾個核心元件：

kubelet

這是執行在每個工作節點上的代理程式。它負責與控制平面通訊，接收 API 伺服器發出的指令，並確保節點上的容器狀態與指令一致。Kubelet 是「命令的執行者」。

Container Runtime

這就是真正執行和管理容器的軟體，例如 Docker、containerd 等。它是「實際的工人」。

kube-proxy

• kube-proxy 負責維護 Node 上的網路規則，實現服務發現（Service discovery）和負載平衡（Load balancing）。
• 它就像是節點內的「交通警察」，確保容器之間的流量能正確流通。

小結

• Control Plane = 大腦，Worker Node = 手腳。
• Control Plane 負責決策與協調，Worker Node 則負責執行容器工作。
• 兩者透過 kubelet 與 API Server 溝通，形成一個自動化、自我修復的容器平台。