下面我详细讲解 Kubernetes（K8s）的原理，并解释 Pod、Sidecar、Controller 之间与 K8s 的关系。

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一、Kubernetes 基本原理图解

上面的图片展示了 K8s 的架构原理。主要分为两个部分：

1. 控制平面（Control Plane）

这是 K8s 的“大脑”，负责整个集群的调度与管理。主要组件包括：

• API Server：集群入口，所有操作都通过它进行（kubectl、dashboard 等）。

• Scheduler：调度器，决定 Pod 运行在哪个节点（Node）上。

• Controller Manager：控制器集合，负责保持系统的“期望状态”，比如：

  • Pod 崩溃了会自动拉起新 Pod。

  • 节点宕机后重新分配任务。

• etcd：键值数据库，保存整个集群状态。

2. 工作节点（Node）

这是实际运行容器的地方。每个 Node 上有：

• Kubelet：负责与控制平面通信，接收 Pod 指令并监督容器运行。

• Kube Proxy：负责集群内的网络转发。

• Pod：K8s 中最小的部署单元，一个 Pod 内可以包含多个容器（Container），它们共享网络与存储。

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二、Pod、Sidecar、Controller 与 K8s 的关系

Pod 与 K8s 的关系

• Pod 是 K8s 中最基本的可调度单元。

• 每个 Pod 通常包含一个主容器（运行主应用）和若干辅助容器。

• Pod 由控制器创建与管理，运行在 Node 上。

举例：

你部署一个 Nginx Web 服务时，K8s 实际是创建一个 Pod，其中包含一个 Nginx 容器。

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Sidecar 与 K8s 的关系

• Sidecar 是 Pod 内的一种 辅助容器模式（Sidecar Pattern）。

• 它和主容器共享网络与存储，用来增强功能，而不改动主应用。

• 常见用途：日志收集、代理转发、安全认证、服务网格（如 Istio envoy）。

举例：

主容器运行业务逻辑，Sidecar 容器收集日志或负责 TLS 加密。

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Controller 与 K8s 的关系

• Controller 是 控制平面中的“自动驾驶系统”。

• 它通过不断比对“期望状态（YAML 配置）”和“实际状态”，自动修正偏差。

• 常见的控制器类型：

  • Deployment Controller：管理 Pod 副本数和滚动更新。

  • ReplicaSet Controller：确保固定数量的 Pod 存在。

  • Node Controller：检测节点健康状况。

举例：

你定义了 Deployment 运行 3 个副本，当有 Pod 崩溃时，Controller 会自动拉起新的 Pod。

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三、整体运行流程总结

1. 你提交一个 YAML 配置（通过 API Server）。

2. etcd 保存“期望状态”。

3. Controller 发现集群实际状态不符 → 创建 Pod。

4. Scheduler 选择合适的 Node。

5. Kubelet 在 Node 上启动 Pod。

6. Pod 内的主容器和 Sidecar 一起运行。

7. 整个过程由 Controller 不断监控与修复。

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专门讲解 Pod、Sidecar、Controller 三者关系的标注图，更直观地看到它们在 K8s 中的层级结构与职责。

这张图展示了 Kubernetes 中 Pod、Sidecar、Controller 的关系，下面是详细说明：

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一、Pod 与 Sidecar 的关系

在图中你可以看到：

• Pod 是 Kubernetes 中的基本运行单元。

• 每个 Pod 内可以包含多个容器（Container）。

• Sidecar 就是 Pod 内的一个“辅助容器”（Auxiliary container），它与主容器共享网络与存储空间。

示例：

主容器运行应用服务，Sidecar 运行日志收集或流量代理任务。

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⚙️ 二、Controller 的作用

• Controller（如 Deployment Controller）是 K8s 的控制器之一，负责“管理 Pod 的状态”。

• 它不断监测系统状态，确保运行中的 Pod 数量和状态与用户定义（YAML 中的期望状态）一致。

• 如果 Pod 异常退出，Controller 会自动拉起新的 Pod。

示例：

你设定希望运行 3 个 Pod，当其中 1 个挂掉后，Controller 会自动创建一个新的 Pod。

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三、三者的层级关系总结

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（包含 Deployment、ReplicaSet、Pod、Sidecar 的完整管理链）能更完整地展示 Controller 的层级控制逻辑。

这张图展示了 Kubernetes 中 Deployment、ReplicaSet、Pod、Sidecar 的管理关系。下面是详细说明：

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一、整体层级结构

从上到下依次是：

1. Deployment（部署定义）

   • 用户编写的 YAML 文件描述应用的“期望状态”。

   • 包括副本数量、镜像版本、更新策略等信息。

   • 由控制器管理，确保系统始终符合定义。

2. ReplicaSet（副本集）

   • 由 Deployment 自动创建和管理。

   • 负责维持指定数量的 Pod 副本存在。

   • 如果 Pod 崩溃或被删除，会自动重建新的 Pod。

3. Pod（运行单元）

   • Kubernetes 最小调度单元。

   • 由 ReplicaSet 生成和维护。

   • 每个 Pod 可包含一个或多个容器（Container）。

4. Sidecar（辅助容器）

   • 属于 Pod 内部的辅助容器。

   • 与主容器共享网络与存储，用于日志、代理、安全等扩展功能。

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⚙️ 二、关系说明

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三、运行逻辑示例

1. 你提交一个 Deployment，期望运行 3 个副本。

2. Deployment 创建一个 ReplicaSet。

3. ReplicaSet 创建并维持 3 个 Pod。

4. 每个 Pod 内运行主容器 + Sidecar 容器。

5. 当其中一个 Pod 异常终止时，ReplicaSet 会立即启动一个新 Pod 来补齐。

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展示这些组件在 控制平面（Control Plane）与节点（Node） 中的分布关系，更直观地显示它们在集群中的“物理位置”。

这张图展示了 Kubernetes 控制平面（Control Plane）与工作节点（Node）中组件的分布与管理关系。下面是详细解析：

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一、控制平面（Control Plane）

控制平面是整个 K8s 集群的“大脑”，负责管理和协调所有节点（Node）上的工作。图中展示的核心组件包括：

• Controller Manager（控制器管理器）
  负责运行各种控制器，例如 Deployment Controller、Node Controller 等，用于维持集群的期望状态。

• Deployment（部署定义）
  用户通过 YAML 文件定义的部署对象，描述副本数量、镜像版本和策略。

• ReplicaSet（副本集）
  由 Deployment 管理，用来维持特定数量的 Pod 副本，确保高可用。

这些组件在 控制平面服务器上运行，不直接运行应用容器，而是通过调度和控制逻辑来管理工作节点。

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二、工作节点（Node）

工作节点是真正运行应用的地方，包含：

• Pod：运行在 Node 上的最小调度单元。
  每个 Pod 通常包含一个主容器和一个或多个 Sidecar 容器。

• Container（主容器）：运行核心业务逻辑的容器。

• Sidecar（辅助容器）：运行辅助任务，例如日志收集、监控、代理等。

这些 Pod 由控制平面中的 ReplicaSet 动态创建、销毁和管理。

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三、管理与交互流程

1. Controller Manager 监控 Deployment 状态；

2. Deployment 定义目标副本数；

3. ReplicaSet 根据定义创建或删除 Pod；

4. Kubelet（在 Node 上）接收指令并启动 Pod；

5. Pod 内的 主容器与 Sidecar 一起运行，完成应用和辅助任务；

6. 如果某个 Pod 出现故障，ReplicaSet 会自动在其他 Node 上重建。

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四、总结

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动画版结构图（流程图风格），展示从用户提交 YAML → 控制平面调度 → Pod 运行的全过程，更容易理解 Kubernetes 的动态管理原理。

这张图展示了 Kubernetes 从用户提交 YAML 到 Pod 启动运行的完整流程。下面为你详细讲解每一步。

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一、总体流程概览

图中展示了三大部分：

1. YAML（用户定义层）

2. Control Plane（控制平面）

3. Node（工作节点）

这三部分构成了 K8s 的全生命周期管理路径。

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二、详细流程解析

① 用户提交 YAML

用户通过命令：

将 YAML 文件提交给 Kubernetes API Server，其中定义了应用的期望状态（如副本数、镜像、端口等）。

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② API Server 接收与验证

• API Server 是整个集群的“入口”。

• 它验证 YAML 文件格式、权限（RBAC）等信息。

• 验证通过后，API Server 将配置信息存入 etcd（集群状态数据库）。

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③ Controller Manager 检测差异

• Controller Manager 会周期性检查 etcd 中的“期望状态”和“实际状态”。

• 若发现某个 Pod 未创建或状态不符，就会触发创建任务。

• 它通知 Scheduler 安排 Pod 到具体的 Node。

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④ Scheduler 调度节点

• Scheduler 根据资源情况（CPU、内存、节点标签等），选择合适的 Node 来运行该 Pod。

• 调度决策通过 API Server 通知对应 Node 的 Kubelet。

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⑤ Node 启动 Pod

• Node 上的 Kubelet 收到调度任务后：

  • 拉取镜像（Image Pull）

  • 创建 Pod

  • 启动主容器与 Sidecar 容器

• Pod 内的容器共享网络命名空间，可以通过 localhost 通信。

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⑥ 运行与反馈

• Kubelet 向 API Server 汇报 Pod 状态（Running、Failed、Succeeded 等）。

• 如果 Pod 异常退出，Controller Manager 会重新创建新的 Pod，维持期望状态。

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三、核心概念联系总结

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把 etcd、Kube Proxy、Service、Ingress 等也加入进去，展示一个完整的 Kubernetes 网络与服务发现架构 图会更接近生产环境架构视角。