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Kubernetes (K8S) 核心原理深度剖析：从架构设计到运行机制

news 2025/11/13 0:01:15

Kubernetes（K8S）作为容器编排领域的“操作系统”，其设计和实现原理是开发者进阶的必修课。本文将从架构设计、核心组件协作、关键机制实现三个维度，结合源码逻辑与实战场景，分享 K8S 的底层运行原理。

一、Kubernetes 架构设计

1. 声明式 API 与控制器模式

K8S 的核心设计理念是 声明式 API（Declarative API），用户通过 YAML/JSON 定义资源的“期望状态”（Desired State），而系统通过 控制器（Controller） 持续比对“当前状态”（Current State）与“期望状态”的差异，驱动集群向目标状态收敛。

  • 控制器循环：每个控制器通过 List-Watch 机制监听 API Server 的资源变化，触发 Reconcile 逻辑（如 Deployment 控制器确保 Pod 副本数与声明一致）。

  • 最终一致性：系统不保证瞬时一致性，而是通过异步机制逐步达成目标状态。

2. 分层架构与松耦合设计

K8S 采用分层架构，各组件职责明确，通过 API Server 作为唯一入口交互：

  • 控制平面（Control Plane）

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