Kubernetes 编排（01）：Kubernetes 核心概念——Pod、Node、Controller、API Server、etcd、kubelet

更新时间：2026-09-01。本文是 cloud/kubernetes/ K8s 编排第 01 篇，在 K8s 索引下。Kubernetes 是容器编排的事实标准，管理容器的部署、扩缩容、服务发现、负载均衡。理解核心概念才能用好 K8s。

本文要回答的问题

• Kubernetes 架构：控制面和工作节点？API Server、etcd、scheduler、kubelet 分别做什么？
• Pod 是什么？为什么是 K8s 的最小调度单位？
• Controller 是什么？ReplicaSet、Deployment、StatefulSet 的区别？
• kubectl 怎么用？常用命令有哪些？

一、Kubernetes 架构

Kubernetes 集群：
┌─────────────────────────────────────────────────────┐
│                     控制面（Control Plane）           │
│  ┌───────────────┐  ┌──────────────┐               │
│  │  API Server   │  │  etcd        │               │
│  │  (kube-apiserver)│  │  (分布式存储) │               │
│  └───────────────┘  └──────────────┘               │
│  ┌───────────────┐  ┌────────────────┐             │
│  │  Scheduler    │  │  Controller    │             │
│  │  (kube-scheduler)│  │  Manager    │             │
│  └───────────────┘  └────────────────┘             │
│  ┌──────────────────────────────────────────────┐  │
│  │  Cloud Controller Manager（云服务商接口）      │  │
│  └──────────────────────────────────────────────┘  │
└─────────────────────────────────────────────────────┘
                        │
┌─────────────────────────────────────────────────────┐
│                  工作节点（Worker Node）              │
│  ┌───────────────┐  ┌──────────────┐               │
│  │  kubelet     │  │  kube-proxy  │               │
│  │  (节点代理)   │  │  (网络代理)   │               │
│  └───────────────┘  └──────────────┘               │
│  ┌────────────────────────────────────────────────┐ │
│  │  Pods（容器组）                                  │ │
│  │  ┌──────────┐  ┌──────────┐                   │ │
│  │  │ 容器 1  │  │ 容器 2  │  ...               │ │
│  │  └──────────┘  └──────────┘                   │ │
│  └────────────────────────────────────────────────┘ │
└─────────────────────────────────────────────────────┘

控制面组件：

• API Server：所有组件的入口，通过 REST API 交互，唯一直接操作 etcd 的组件
• etcd：分布式键值存储，存储集群状态和配置
• Scheduler：调度 Pod 到合适的 Node
• Controller Manager：运行各种控制器（Deployment、ReplicaSet、Node 等）

工作节点组件：

• kubelet：Pod 的生命周期管理，报告节点状态
• kube-proxy：处理服务发现和负载均衡，更新 iptables/IPVS 规则
• 容器运行时：Docker、containerd 等

二、Pod——最小调度单位

# Pod 定义
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: my-pod
  labels:
    app: my-app
spec:
  containers:
    - name: my-container
      image: nginx:1.25
      ports:
        - containerPort: 80
      resources:
        requests:
          cpu: "100m"
          memory: "128Mi"
        limits:
          cpu: "500m"
          memory: "256Mi"

Pod 的核心概念：

• Pod 是最小调度单位，一个 Pod 包含一个或多个容器
• 同一 Pod 中的容器共享网络命名空间和存储卷
• Pod 是"逻辑主机"，容器是"进程"
• Pod 是短暂的，可能被删除、重启

三、Controller——控制器

# ReplicaSet：确保 Pod 副本数
apiVersion: apps/v1
kind: ReplicaSet
metadata:
  name: my-rs
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: my-app
  template:
    metadata:
      labels:
        app: my-app
    spec:
      containers:
        - name: my-app
          image: nginx:1.25

# Deployment：管理 ReplicaSet，支持滚动更新
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: my-deployment
spec:
  replicas: 3
  strategy:
    type: RollingUpdate
    rollingUpdate:
      maxSurge: 1
      maxUnavailable: 0
  selector:
    matchLabels:
      app: my-app
  template:
    metadata:
      labels:
        app: my-app
    spec:
      containers:
        - name: my-app
          image: nginx:1.25

Controller 对比：

• ReplicaSet：确保 Pod 副本数，自愈
• Deployment：管理 ReplicaSet，支持滚动更新/回滚
• StatefulSet：有状态应用，Pod 有唯一标识和顺序
• DaemonSet：每个节点运行一个 Pod（日志收集、监控）
• Job/CronJob：一次性任务/定时任务

经验： 99% 的场景用 Deployment。

四、kubectl 常用命令

# 查看集群
kubectl cluster-info
kubectl get nodes

# 查看 Pod
kubectl get pods
kubectl get pods -n kube-system  # 指定命名空间
kubectl get pods -A              # 所有命名空间
kubectl get pods -o wide         # 带 IP 和节点
kubectl describe pod my-pod      # 详细信息

# 创建/更新资源
kubectl apply -f deployment.yaml
kubectl delete -f deployment.yaml
kubectl delete pod my-pod

# 查看日志
kubectl logs my-pod
kubectl logs -f my-pod           # 实时日志
kubectl logs -l app=my-app       # 按标签过滤

# 进入 Pod
kubectl exec -it my-pod -- bash

# 转发端口
kubectl port-forward my-pod 8080:80

# 查看事件
kubectl get events --sort-by='.lastTimestamp'

五、常见坑对照

坑	现象	对策
Pod 一直 Pending	调度不成功，没有节点满足条件	kubectl describe pod 查看原因
Pod 一直 CrashLoopBackOff	容器启动失败，不断重启	kubectl logs 查看日志
节点 NotReady	节点不可用	kubectl describe node，检查 kubelet
滚动更新卡住	新 Pod 启动失败，旧 Pod 不关闭	检查 deployment 的 maxUnavailable

相关与延伸

下一篇：Pod 调度与资源——requests/limits、QoS、亲和性、污点容忍、HPA；Docker 基础，见 Docker 基础。

一句话总结

Kubernetes 核心概念：API Server 是入口，etcd 存状态，Scheduler 调度 Pod，kubelet 管理 Pod 生命周期；Pod 是最小调度单位，共享网络和存储；Controller 管理 Pod 自愈和扩缩容，Deployment 管理滚动更新，StatefulSet 管理有状态应用；kubectl 是命令行工具，常用命令 get/describe/logs/exec/port-forward。