Debian如何實現Kubernetes高可用部署

Debian環境下實現Kubernetes高可用部署指南

一、環境準備

1. 節點規劃

• 控制平面節點（Master）：至少3臺（實現etcd和kube-apiserver的高可用）；
• 工作節點（Worker）：根據業務負載需求添加（至少2臺）；
• 負載均衡器：1臺（用于分發kube-apiserver流量至多個Master節點，推薦HAProxy或Nginx）；
• 操作系統：Debian 12（Bookworm）及以上（確保內核版本≥5.10，支持容器運行時）。

2. 基礎配置

• 網絡互通：所有節點配置靜態IP，通過/etc/hosts文件或DNS實現主機名解析（如192.168.1.10 master01、192.168.1.11 master02）；
• 關閉Swap：執行sudo swapoff -a禁用Swap，并注釋/etc/fstab中的Swap條目（Kubernetes要求）；
• 防火墻設置：允許Kubernetes關鍵端口（如API Server的6443/tcp、kubelet的10250/tcp、etcd的2379/tcp/2380/tcp）；
• 容器運行時：安裝containerd（推薦）或Docker，配置為開機自啟（參考官方文檔調整runtime參數，如/etc/containerd/config.toml）。

二、安裝Kubernetes核心組件

在所有節點上執行以下操作：

1. 添加Kubernetes APT倉庫：

   curl -s https://packages.cloud.google.com/apt/doc/apt-key.gpg | sudo tee /usr/share/keyrings/kubernetes-archive-keyring.gpg
   echo "deb [signed-by=/usr/share/keyrings/kubernetes-archive-keyring.gpg] https://apt.kubernetes.io/ kubernetes-xenial main" | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/kubernetes.list
   

2. 安裝kubelet、kubeadm、kubectl：

   sudo apt update && sudo apt install -y kubelet kubeadm kubectl
   sudo apt-mark hold kubelet kubeadm kubectl  # 鎖定版本，避免意外升級
   

三、初始化第一個Master節點（Leader）

1. 初始化集群：使用kubeadm init命令，指定--control-plane-endpoint（負載均衡器的VIP，如192.168.1.100:6443）和--pod-network-cidr（Pod網絡CIDR，如10.244.0.0/16）：

   sudo kubeadm init --control-plane-endpoint=192.168.1.100:6443 --pod-network-cidr=10.244.0.0/16
   

2. 配置kubectl：將Admin配置復制到當前用戶目錄：

   mkdir -p $HOME/.kube
   sudo cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config
   sudo chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config
   

四、部署Pod網絡插件

選擇支持多Master的網絡插件（如Calico），執行以下命令：

kubectl apply -f https://docs.projectcalico.org/manifests/calico.yaml

等待插件Pod全部Running（kubectl get pods -n calico-system）。

五、加入其他Master節點

1. 獲取Join命令：在第一個Master節點上執行kubeadm token create --print-join-command，記錄輸出（包含token和CA證書哈希）；
2. 加入Master節點：在其他Master節點上執行該命令（替換為實際的IP和token）：

   sudo kubeadm join 192.168.1.100:6443 --token <token> --discovery-token-ca-cert-hash sha256:<hash> --control-plane
   

六、加入Worker節點

在Worker節點上執行kubeadm join命令（使用第一個Master節點生成的token和CA證書哈希，無需--control-plane參數）：

sudo kubeadm join 192.168.1.100:6443 --token <token> --discovery-token-ca-cert-hash sha256:<hash>

七、配置高可用關鍵組件

1. etcd高可用

• 多實例部署：etcd默認隨Master節點部署，3個Master節點對應3個etcd實例（Raft協議保證一致性）；
• 證書管理：使用kubeadm init生成的證書（位于/etc/kubernetes/pki/etcd），確保證書有效期（默認1年）；
• 備份策略：定期備份etcd數據（使用etcdctl snapshot save命令），存儲至異地。

2. kube-apiserver高可用

• 負載均衡器配置：使用HAProxy或Nginx作為前端負載均衡器，將192.168.1.100:6443（VIP）的流量分發至所有Master節點的6443端口；
• 健康檢查：配置負載均衡器的健康檢查（如/healthz端點），自動剔除故障節點；
• VIP漂移：可選Keepalived實現VIP的自動漂移（當主負載均衡器故障時，備節點接管VIP）。

3. 控制平面組件高可用

• kube-controller-manager和kube-scheduler：通過--leader-elect=true參數（默認開啟）實現Leader選舉，同一時間僅一個實例處理請求，故障時自動切換。

八、驗證集群高可用性

1. 檢查節點狀態：

   kubectl get nodes
   

   所有節點應顯示Ready狀態；
2. 模擬故障：
   • 停止某個Master節點的kube-apiserver服務（sudo systemctl stop kube-apiserver），觀察負載均衡器是否將流量切換至其他Master；
   • 刪除etcd實例（docker rm -f etcd），驗證etcd集群是否自動恢復；
3. 檢查Pod狀態：

   kubectl get pods --all-namespaces
   

   所有Pod應保持Running或Completed狀態。

九、后續維護

• 監控：部署Prometheus+Grafana監控集群資源（CPU、內存、Pod狀態）和etcd性能；
• 日志：使用EFK（Elasticsearch+Fluentd+Kibana）或Loki收集集群日志；
• 備份：定期備份etcd數據（etcdctl snapshot save /backup/etcd-$(date +%F).snap）和控制平面配置；
• 升級：使用kubeadm upgrade命令滾動升級集群組件，確保兼容性。