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Borg 简介

Borg 是谷歌内部的大规模集群管理系统，负责对谷歌内部很多核心服务的调度和管理。Borg 的目的是让用户能够不必操心资源管理的问题，让他们专注于自己的核心业务，并且做到跨多个数据中心的资源利用率最大化。

Borg 主要由 BorgMaster、Borglet、borgcfg 和 Scheduler 组成，如下图所示：

• BorgMaster 是整个集群的大脑，负责维护整个集群的状态，并将数据持久化到 Paxos 存储中；

• Scheduer 负责任务的调度，根据应用的特点将其调度到具体的机器上去；

• Borglet 负责真正运行任务（在容器中）；

• borgcfg 是 Borg 的命令行工具，用于跟 Borg 系统交互，一般通过一个配置文件来提交任务。

Kubernetes 架构

Kubernetes 借鉴了 Borg 的设计理念，比如 Pod、Service、Labels 和单 Pod 单 IP 等。Kubernetes 的整体架构跟 Borg 非常像，如下图所示

Kubernetes 主要由以下几个核心组件组成：

• etcd 保存了整个集群的状态；

• kube-apiserver 提供了资源操作的唯一入口，并提供认证、授权、访问控制、API 注册和发现等机制；

• kube-controller-manager 负责维护集群的状态，比如故障检测、自动扩展、滚动更新等；

• kube-scheduler 负责资源的调度，按照预定的调度策略将 Pod 调度到相应的机器上；

• kubelet 负责维持容器的生命周期，同时也负责 Volume（CVI）和网络（CNI）的管理；

• Container runtime 负责镜像管理以及 Pod 和容器的真正运行（CRI），默认的容器运行时为 Docker；

• kube-proxy 负责为 Service 提供 cluster 内部的服务发现和负载均衡；

除了核心组件，还有一些推荐的 Add-ons：

• kube-DNS 负责为整个集群提供 DNS 服务

• Ingress Controller 为服务提供外网入口

• Heapster 提供资源监控

• Dashboard 提供 GUI

• Federation 提供跨可用区的集群

• Fluentd-elasticsearch 提供集群日志采集、存储与查询

分层架构

Kubernetes 设计理念和功能其实就是一个类似 Linux 的分层架构，如下图所示

• 核心层：Kubernetes 最核心的功能，对外提供 API 构建高层的应用，对内提供插件式应用执行环境

• 应用层：部署（无状态应用、有状态应用、批处理任务、集群应用等）和路由（服务发现、DNS 解析等）

• 管理层：系统度量（如基础设施、容器和网络的度量），自动化（如自动扩展、动态 Provision 等）以及策略管理（RBAC、Quota、PSP、NetworkPolicy 等）

• 接口层：kubectl 命令行工具、客户端 SDK 以及集群联邦

• 生态系统：在接口层之上的庞大容器集群管理调度的生态系统，可以划分为两个范畴

• Kubernetes 外部：日志、监控、配置管理、CI、CD、Workflow、FaaS、OTS 应用、ChatOps 等。

• Kubernetes 内部：CRI、CNI、CVI、镜像仓库、Cloud Provider、集群自身的配置和管理等。

核心组件

核心 API

生态系统

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