控制平面组件：kube-controller-manager 介绍

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📝 前言

在 Kubernetes 控制平面组件中，kube-controller-manager 是负责维持集群状态的“大总管”。

如果说 kube-apiserver 是大脑、etcd 是记忆、kube-scheduler 是调度员，那么kube-controller-manager就是执行各种集群自动化控制逻辑的执行者，确保集群的实际状态与期望状态一致。

本文是《云原生之旅》系列第三部分的第五篇，将详细介绍 kube-controller-manager 的作用、工作原理、工作流程以及常用参数，帮助你更好地理解和优化它在生产环境的表现。

PS：这也是控制平面组件介绍的最后一篇了，下一篇将进入节点组件介绍部分。

🧠 本章知识卡片

🚀 本章小节

1️⃣ 什么是 kube-controller-manager？

kube-controller-manager 是 Kubernetes 控制平面的核心组件之一，它运行一组控制器（Controller），这些控制器通过 kube-apiserver 监听资源对象的变化，并执行相应的调节操作。

2️⃣ 工作职责

它主要负责：

副本控制（Replication）：确保 Pod 副本数与期望值一致（Deployment、ReplicaSet、StatefulSet）。

节点管理（Node Controller）：监控节点健康状态，自动隔离或清理失效节点。

服务账户与 Token 控制器：自动为新创建的命名空间分配服务账户和 API 访问凭证。

端点控制（Endpoints Controller）：维护 Service 与 Pod 的映射关系。

Job 与 CronJob 控制：管理一次性任务与定时任务的执行。

卷控制（Volume Controller）：负责动态存储卷的创建与绑定。

证书与 CSR（CertificateSigningRequest）控制：自动化签发和更新证书。

3️⃣ 工作原理

大致原理如下：

监听集群状态

所有控制器通过 kube-apiserver 监听集群对象的变更（例如 Pod、Node、Service 等）。

比较期望状态与实际状态

控制器会从 API Server 获取对象的期望状态（Spec）和实际状态（Status）。

执行调整操作

如果发现差异，则执行补偿动作（例如创建新 Pod、删除异常 Node、更新 Service Endpoints）。

持续循环

控制器是一个不断运行的循环过程，确保状态持续收敛到期望状态。

大致工作流程图如下：

4️⃣ 常见启动参数

在 kubeadm 安装的集群中，kube-controller-manager 的静态 Pod 配置文件通常位于：

该文件中可以直接修改启动参数，修改后 kubelet 会自动重启该组件。

常见的启动参数如下：

参数	说明
`--controllers`	指定运行的控制器，支持 `*` 表示全部运行
`--cluster-cidr`	指定集群 Pod IP 段，用于管理 Node 上的 Pod CIDR 分配
`--node-monitor-period`	Node 健康检查周期
`--node-monitor-grace-period`	Node 未响应的宽限期，超过后认为不可用
`--node-startup-grace-period`	新 Node 加入时的宽限期
`--service-cluster-ip-range`	Service 集群 IP 段
`--allocate-node-cidrs`	是否自动为 Node 分配 CIDR
`--leader-elect`	是否启用领导者选举
`--feature-gates`	启用/禁用实验特性，如 `RotateKubeletServerCertificate=true`
`--kubeconfig`	访问 API Server 的配置文件路径
`--bind-address`	监听地址
`--secure-port`	HTTPS 服务端口

✅ 总结

kube-controller-manager 是 Kubernetes 控制平面中不可或缺的“自动化执行者”，通过运行多种控制器确保集群状态与期望状态一致。

在生产环境中，合理调整 --node-monitor-period、--node-monitor-grace-period 等参数，可以显著提升故障响应速度和资源利用效率。同时，精简不必要的控制器、开启证书自动轮换、配合多副本部署和 Leader 选举，能进一步提高集群的安全性与稳定性。掌握它的原理与优化方法，是构建高可用 Kubernetes 集群的重要一步。

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