Kubernetes集群升级

2023-11-30 40

本教程详解如何将 kubeadm 创建的 Kubernetes 集群从 1.27.x 版本升级到 1.28.x 版本以及从 1.28.x 升级到 1.28.y（其中 y > x）。介绍升级过程中需要注意的事项和可能会出现的问题，并提供一些实用的技巧和建议。

一、基本流程

升级工作的基本流程如下：

升级主控制平面节点；
升级其他控制平面节点；
升级工作节点。

二、准备开始

集群应使用静态的控制平面和 etcd Pod 或者外部 etcd；
务必备份所有重要组件，例如存储在数据库中应用层面的状态。 kubeadm upgrade 不会影响工作负载，只会涉及 Kubernetes 内部的组件，但备份终究是好的；
必须禁用交换分区。

附加信息：

下述说明了在升级过程中何时腾空每个节点。如果正在对任何 kubelet 进行小版本升级，需要先腾空待升级的节点（或多个节点）。对于控制面节点，其上可能运行着 CoreDNS Pod 或者其它非常重要的负载；
升级后，因为容器规约的哈希值已更改，所有容器都会被重新启动；
要验证 kubelet 服务在升级后是否成功重启，可以执行 systemctl status kubelet 或 journalctl -xeu kubelet 查看服务日志；
不建议使用 kubeadm upgrade 的 –config 参数和 kubeadm 配置 API 类型来重新配置集群，这样会产生意想不到的结果。请按照《Kubernetes集群重置》中的步骤来进行。

三、更改软件包仓库

如果正在使用社区版的软件包仓库（pkgs.k8s.io），需要启用所需的 Kubernetes 小版本的软件包仓库。

四、确定升级版本

使用操作系统的包管理器找到最新的补丁版本 Kubernetes 1.28：

Ubuntu, Debian or HypriotOS：

# 在列表中查找最新的 1.28 版本
# 它看起来应该是 1.28.x-*，其中 x 是最新的补丁版本
apt update
apt-cache madison kubeadm

CentOS, RHEL or Fedora：

# 在列表中查找最新的 1.28 版本
# 它看起来应该是 1.28.x-*，其中 x 是最新的补丁版本
yum list --showduplicates kubeadm --disableexcludes=kubernetes

五、升级控制平面节点

控制面节点上的升级过程应该每次处理一个节点。首先选择一个要先行升级的控制面节点。该节点上必须拥有 /etc/kubernetes/admin.conf 文件。

1、执行 “kubeadm upgrade”

对于第一个控制面节点：

（1）升级 kubeadm：

Ubuntu, Debian or HypriotOS：

# 用最新的补丁版本号替换 1.28.x-* 中的 x
apt-mark unhold kubeadm && \
apt-get update && apt-get install -y kubeadm='1.28.x-*' && \
apt-mark hold kubeadm

CentOS, RHEL or Fedora：

# 用最新的补丁版本号替换 1.28.x-* 中的 x
yum install -y kubeadm-'1.28.x-*' --disableexcludes=kubernetes

（2）验证下载操作正常，并且 kubeadm 版本正确：

kubeadm version

（3）验证升级计划：

kubeadm upgrade plan

此命令检查集群是否可被升级，并取回要升级的目标版本。命令也会显示一个包含组件配置版本状态的表格。

kubeadm upgrade 也会自动对 kubeadm 在节点上所管理的证书执行续约操作。如果需要略过证书续约操作，可以使用标志 –certificate-renewal=false。

（4）选择要升级到的目标版本，运行合适的命令。例如：

# 将 x 替换为为此次升级所选择的补丁版本号
sudo kubeadm upgrade apply v1.28.x

一旦该命令结束，应该会看到：

[upgrade/successful] SUCCESS! Your cluster was upgraded to "v1.28.x". Enjoy!
[upgrade/kubelet] Now that your control plane is upgraded, please proceed with upgrading your kubelets if you haven't already done so.

（5）手动升级 CNI 驱动插件。

容器网络接口（CNI）驱动应该提供了程序自身的升级说明。参阅插件页面查找 CNI 驱动，并查看是否需要其他升级步骤。

如果 CNI 驱动作为 DaemonSet 运行，则在其他控制平面节点上不需要此步骤。

对于其它控制面节点：

与第一个控制面节点相同，但是使用：

sudo kubeadm upgrade node

而不是：

sudo kubeadm upgrade apply

此外，不需要执行 kubeadm upgrade plan 和更新 CNI 驱动插件的操作。

2、腾空节点

将节点标记为不可调度并驱逐所有负载，准备节点的维护：

# 将 <node-to-drain> 替换为要腾空的控制面节点名称
kubectl drain <node-to-drain> --ignore-daemonsets

3、升级 kubelet 和 kubectl

（1）升级 kubelet 和 kubectl：

Ubuntu, Debian or HypriotOS：

# 用最新的补丁版本替换 1.28.x-* 中的 x
apt-mark unhold kubelet kubectl && \
apt-get update && apt-get install -y kubelet='1.28.x-*' kubectl='1.28.x-*' && \
apt-mark hold kubelet kubectl

CentOS, RHEL or Fedora：

# 用最新的补丁版本号替换 1.28.x-* 中的 x
yum install -y kubelet-'1.28.x-*' kubectl-'1.28.x-*' --disableexcludes=kubernetes

（2）重启 kubelet：

sudo systemctl daemon-reload
sudo systemctl restart kubelet

4、解除节点的保护

通过将节点标记为可调度，让其重新上线：

# 将 <node-to-uncordon> 替换为节点名称
kubectl uncordon <node-to-uncordon>

六、升级工作节点

工作节点上的升级过程应该一次执行一个节点，或者一次执行几个节点，以不影响运行工作负载所需的最小容量。

七、验证集群状态

在所有节点上升级 kubelet 后，通过从 kubectl 可以访问集群的任何位置运行以下命令，验证所有节点是否再次可用：

kubectl get nodes

STATUS 应显示所有节点为 Ready 状态，并且版本号已经被更新。

八、从故障状态恢复

如果 kubeadm upgrade 失败并且没有回滚，例如由于执行期间节点意外关闭，可以再次运行 kubeadm upgrade。此命令是幂等的，并最终确保实际状态是声明的期望状态。

要从故障状态恢复，还可以运行 kubeadm upgrade apply –force 而无需更改集群正在运行的版本。

在升级期间，kubeadm 向 /etc/kubernetes/tmp 目录下的如下备份文件夹写入数据：

kubeadm-backup-etcd-<date>-<time>
kubeadm-backup-manifests-<date>-<time>

kubeadm-backup-etcd 包含当前控制面节点本地 etcd 成员数据的备份。如果 etcd 升级失败并且自动回滚也无法修复，则可以将此文件夹中的内容复制到 /var/lib/etcd 进行手工修复。如果使用的是外部的 etcd，则此备份文件夹为空。

kubeadm-backup-manifests 包含当前控制面节点的静态 Pod 清单文件的备份版本。如果升级失败并且无法自动回滚，则此文件夹中的内容可以复制到 /etc/kubernetes/manifests 目录实现手工恢复。如果由于某些原因，在升级前后某个组件的清单未发生变化，则 kubeadm 也不会为之生成备份版本。