Kubernetes 组件——控制器与调度器专栏导览
专栏定位
如果 API Server 是 Kubernetes 的”中枢神经”，那么控制器和调度器就是 K8s 的”执行引擎”。K8s 的声明式模型意味着用户只描述”期望状态”（Desired State），而控制器负责持续协调（Reconcile）当前状态与期望状态的差异——这就是 K8s 最核心的运行机制：控制循环（Control Loop）。
调度器（Scheduler）是一种特殊的控制器——它的职责是决定”Pod 应该运行在哪个节点上”。调度看似简单，但背后涉及多维度的约束求解：资源容量、亲和性/反亲和性、拓扑分散、污点容忍、优先级抢占。
本专栏从控制器模式的原理出发，深入 Deployment / StatefulSet / DaemonSet / Job 等内置控制器的工作机制，然后系统解析 Scheduler 的调度流程与算法，最后介绍如何通过 Operator 模式扩展 K8s 的控制能力。
前置知识：架构原则与对象设计专栏（控制器模式、工作负载对象）+ API Server 专栏（List-Watch / Informer）。
目录
| 序号 | 文章 | 核心内容 |
|---|---|---|
| 01 | 01 控制器模式与协调循环 | 控制循环的本质（Observe → Diff → Act）、Level-triggered vs Edge-triggered、幂等性要求、乐观并发与冲突重试、Controller Manager 的架构 |
| 02 | 02 Deployment 控制器深度解析 | Deployment → ReplicaSet → Pod 的三级结构、滚动更新的执行过程（maxSurge / maxUnavailable）、回滚机制（Revision 与 ReplicaSet 历史）、暂停与恢复 |
| 03 | 03 StatefulSet 控制器深度解析 | 有状态应用的核心需求（稳定标识、有序部署、持久存储）、Pod 命名规则与 Headless Service、PVC 模板与存储绑定、有序滚动更新与分区更新 |
| 04 | 04 DaemonSet Job CronJob 控制器解析 | DaemonSet 的节点覆盖策略与滚动更新、Job 的并行模型与失败处理、CronJob 的调度语义与并发策略、TTL 清理 |
| 05 | 05 Scheduler 调度流程与算法 | 调度框架（Scheduling Framework）的插件化架构、预选（Filter）与优选（Score）阶段、资源请求与节点容量、亲和性/反亲和性、拓扑分散约束、污点与容忍、优先级与抢占 |
| 06 | 06 Operator 模式与自定义控制器 | CRD + 自定义控制器 = Operator、controller-runtime 框架（Kubebuilder）、Reconciler 的编写模式、Leader Election、Status 子资源更新、Operator 的设计最佳实践 |
推荐阅读路径
- 理解控制器本质：01 → 02（先原理后实例）
- 有状态应用：01 → 03
- 调度深入：05（可独立阅读）
- K8s 扩展开发：01 → 06
关联专栏
- API Server：Informer/Watch 是控制器的核心依赖
- K8s 架构：控制器模式、工作负载对象
- Go 工程实践：Kubebuilder/controller-runtime 基于 Go 生态
- OOP 设计模式：控制器模式对应观察者模式和状态机模式