文章 Kubernetes 从上手到实践

12 庖丁解牛：kube-apiserver

最近更新：2026-06-21
来源：技术书栈原文。本页按授权迁移至 GoClub。

整体概览

在第 3 节《宏观认识：整体架构》 中，我们初次认识到了 kube-apiserver 的存在（以下内容中将统一称之为 kube-apiserver），知道了它作为集群的统一入口，接收来自外部的信号和请求，并将一些信息存储至 etcd 中。

但这只是一种很模糊的说法，本节我们来具体看看 kube-apiserver 的关键功能以及它的工作原理。

注意：本节所有的源码均以 v1.11.3 为准 commit id a4529464e4629c21224b3d52edfe0ea91b072862。

REST API Server

先来说下 kube-apiserver 作为整个集群的入口，接受外部的信号和请求所应该具备的基本功能。

首先，它对外提供接口，可处理来自客户端（无论我们在用的 kubeclt 或者 curl 或者其他语言实现的客户端）的请求，并作出响应。

在第 5 节搭建集群时，我们提到要先去检查 6443 端口是否被占用。这样检查的原因在于 kube-apiserver 有个 –secure-port 的参数，通过这个参数来配置它将要监听在哪个端口，默认情况下是 6443。

当然，它还有另一个参数 –insecure-port ，这个参数可将 kube-apiserver 绑定到其指定的端口上，且通过该端口访问时无需认证。

在生产环境中，建议将其设置为 0 以禁用该功能。另外，这个参数也已经被标记为废弃，将在之后版本中移除。如果未禁用该功能，建议通过防火墙策略禁止从外部访问该端口。该端口会绑定在 –insecure-bind-address 参数所设置的地址上，默认为 127.0.0.1。

那么 secure 和 insecure 最主要的区别是什么呢？ 这就引出来了 kube-apiserver 作为 API Server 的一个最主要功能：认证。

认证（Authentication）

在第 8 节《认证和授权》中，我们已经讲过认证相关的机制。这里，我们以最简单的获取集群版本号为例。

通常，我们使用 kubeclt version 来获取集群和当前客户端的版本号。

获取集群版本号的时候，其实也是向 kube-apiserver 发送了一个请求进行查询的，我们可以通过传递 -v 参数来改变 log level 。

通过日志就可以很明显看到，首先会加载 $HOME/.kube/config 下的配置，获的集群地址，进而请求 /version 接口，最后格式化输出。

我们使用 curl 去请求同样的接口：

得到了相同的结果。你可能会有些奇怪，使用 curl -k 相当于忽略了认证的过程，为何还能拿到正确的信息。别急，我们来看下一个例子：

使用 curl 去请求：

看到这里，应该就很明显了，当前忽略掉认证过程的 curl 被判定为 system:anonymous 用户，而此用户不具备列出 namespace 的权限。

那我们是否有其他办法使用 curl 获取资源呢？ 当然有，使用 kubectl proxy 可以在本地和集群之间创建一个代理，就像这样：

可以看到已经能正确的获取资源了，这是因为 kubectl proxy 使用了 $HOME/.kube/config 中的配置。

在 staging/src/k8s.io/client-go/tools/clientcmd/loader.go 中，有一个名为 LoadFromFile 的函数用来提供加载配置文件的功能。

逻辑其实很简单，读取指定的文件（一般在调用此函数前，都会先去检查是否有 KUBECONFIG 的环境变量或 –kubeconfig，如果没有才会使用默认的 $HOME/.kube/config 作为文件名）。

从以上的例子中，使用当前配置的用户可以获取资源，而 system:anonymous 不可以。可以得出 kube-apiserver 又一个重要的功能：授权。

授权（Authorization）

在第 8 节中，我们也已经讲过，K8S 支持多种授权机制，现在多数都在使用 RBAC ，我们之前使用 kubeadm 创建集群时，默认会开启 RBAC。如何创建权限可控的用户在第 8 节也已经说过。所以本节中不过多赘述了，直接看授权后的处理逻辑。

准入控制（Admission Control）

在请求进来时，会先经过认证、授权接下来会进入准入控制环节。准入控制和前两项内容不同，它不只是关注用户和行为，它还会处理请求的内容。不过它对读操作无效。

准入控制与我们前面说提到的认证、授权插件类似，支持同时开启多个。在 v1.11.3 中，默认开启的准入控制插件有：

相关的代码可查看 pkg/kubeapiserver/options/plugins.go

在这里写了一些默认开启的配置。事实上，在早之前，PersistentVolumeClaimResize 默认是不开启的，并且开启了 PersistentVolumeLabel，对于移除 Persistentvolumelabel 感兴趣的朋友可以参考下 Remove the PersistentVolumeLabel Admission Controller 。

这里对几个比较常见的插件做下说明：

  • NamespaceLifecycle：它可以保证正在终止的 Namespace 不允许创建对象，不允许请求不存在的 Namespace 以及保证默认的 default, kube-system 之类的命名空间不被删除。核心的代码是：

如果删除默认的 Namespace 则会得到下面的异常：

  • LimitRanger：为 Pod 设置默认请求资源的限制。

  • ServiceAccount：可按照预设规则创建 Serviceaccount 。比如都有统一的前缀：system:serviceaccount:。

  • DefaultStorageClass：为 PVC 设置默认 StorageClass。

  • DefaultTolerationSeconds：设置 Pod 的默认 forgiveness toleration 为 5 分钟。这个可能常会看到。

  • MutatingAdmissionWebhook 和 ValidatingAdmissionWebhook：这两个都是通过 Webhook 验证或者修改请求，唯一的区别是一个是顺序进行，一个是并行进行的。

  • ResourceQuota：限制 Pod 请求配额。

  • AlwaysPullImages：总是拉取镜像。

  • AlwaysAdmit：总是接受所有请求。

处理请求

前面已经说到，一个请求依次会经过认证，授权，准入控制等环节，当这些环节都已经通过后，该请求便到了 kube-apiserver 的实际处理逻辑中了。

其实和普通的 Web server 类似，kube-apiserver 提供了 restful 的接口，增删改查等基本功能都基本类似。这里先暂时不再深入。

总结

通过本节，我们学习到了 kube-apiserver 的基本工作逻辑，各类 API 请求先后通过认证，授权，准入控制等一系列环节后，进入到 kube-apiserver 的 Registry 进行相关逻辑处理。

至于需要进行持久化或者需要与后端存储交互的部分，我们在下节会介绍 etcd 到时再看 K8S 是如何将后端存储抽象化，从 etcd v2 升级至 v3 的。

kube-apiserver 包含的东西有很多，当你在终端下执行 ./kube-apiserver -h 时，会发现有大量的参数。

这些参数除了认证，授权，准入控制相关功能外，还有审计，证书，存储等配置。主体功能、原理了解后，这些参数也就会比较容易配置了。