使用 kubeadm 创建高可用 Kubernetes 及外部 etcd 集群

news2025/3/1 15:08:00

博客地址：使用 kubeadm 创建高可用 Kubernetes 及外部 etcd 集群

前言

Kubernetes 的官方中文文档内容全面，表达清晰，有大量示例和解析

无论任何情况下都推荐先花几个小时通读官方文档，来了解配置过程中的可选项，以及可能会遇到哪些问题

本文基于官方文档中 入门 - 生产环境 一章来整理部署流程

Kubernetes 文档 | Kubernetes

架构

  • OS: Debian 12
  • CGroup Driver: systemd
  • Container Runtime: containerd
  • CNI: Calico
  • Kubernetes: v1.32.0

注意
所有节点服务器都需要关闭 swap

  • Other
    • 说明
      • 该服务器运行 K8S 外部应用，包括 Nginx、Nexus 等
      • 该服务器运行的所有业务通过 docker-compose 管理
      • 与 K8S 自身配置相关的步骤说明中的“所有节点”不包括该服务器
    • Server
      • vCPU: 2
      • Memory: 4G
    • Network: 192.168.1.100 2E:7E:86:3A:A5:20
    • Port:
      • 8443/tcp: 向集群提供 Kubernetes APIServer 负载均衡
  • Etcd
    • Server
      • vCPU: 1
      • Memory: 1G
    • Network
      • Etcd-01: 192.168.1.101 2E:7E:86:3A:A5:21
      • Etcd-02: 192.168.1.102 2E:7E:86:3A:A5:22
      • Etcd-03: 192.168.1.103 2E:7E:86:3A:A5:23
    • Port:
      • 2379/tcp: etcd HTTP API
      • 2380/tcp: etcd peer 通信
  • Master
    • Server
      • vCPU: 4
      • Memory: 8G
    • Network
      • Master-01: 192.168.1.104 2E:7E:86:3A:A5:24
      • Master-02: 192.168.1.105 2E:7E:86:3A:A5:25
      • Master-03: 192.168.1.106 2E:7E:86:3A:A5:26
    • Port:
      • 179/tcp: Calico BGP
      • 4789/udp: VXLAN
      • 5473/tcp: Calico 管理界面
      • 6443/tcp: Kubernetes APIServer
      • 6666/tcp: Calico Felix
      • 10250/tcp: kubelet API
  • Node
    • Server
      • vCPU: 4
      • Memory: 8G
    • Network
      • Node-01: 192.168.1.107 2E:7E:86:3A:A5:27
      • Node-02: 192.168.1.108 2E:7E:86:3A:A5:28
      • Node-03: 192.168.1.109 2E:7E:86:3A:A5:29
    • Port:
      • 179/tcp: Calico BGP
      • 10250/tcp: kubelet API

配置基础环境

说明
所有节点

apt update
apt upgrade
apt install curl apt-transport-https ca-certificates gnupg2 software-properties-common vim

curl -fsSL https://mirrors.ustc.edu.cn/kubernetes/core:/stable:/v1.32/deb/Release.key | gpg --dearmor -o /etc/apt/keyrings/kubernetes-apt-keyring.gpg
chmod 644 /etc/apt/keyrings/kubernetes-apt-keyring.gpg
echo "deb [signed-by=/etc/apt/keyrings/kubernetes-apt-keyring.gpg] https://mirrors.ustc.edu.cn/kubernetes/core:/stable:/v1.32/deb/ /" | tee /etc/apt/sources.list.d/kubernetes.list

curl -fsSL https://mirrors.ustc.edu.cn/docker-ce/linux/debian/gpg -o /etc/apt/keyrings/docker.asc
chmod a+r /etc/apt/keyrings/docker.asc
echo "deb [signed-by=/etc/apt/keyrings/docker.asc] https://mirrors.ustc.edu.cn/docker-ce/linux/debian bookworm stable" | tee /etc/apt/sources.list.d/docker.list

apt update

apt install containerd.io

mkdir -p /etc/containerd
containerd config default | tee /etc/containerd/config.toml

systemctl restart containerd

apt install kubelet kubeadm kubectl
apt-mark hold kubelet kubeadm kubectl

开启 ipv4 转发

编辑 /etc/sysctl.conf，找到下方配置并取消注释

net.ipv4.ip_forward=1

执行 sysctl -p 应用配置

创建 crictl 配置

cat << EOF > /etc/crictl.yaml
runtime-endpoint: unix:///run/containerd/containerd.sock
image-endpoint: unix:///run/containerd/containerd.sock
timeout: 10
debug: false
EOF

如果需要通过代理服务器访问容器仓库，需要为 containerd 配置代理服务

mkdir -p /etc/systemd/system/containerd.service.d
cat << EOF > /etc/systemd/system/containerd.service.d/http-proxy.conf
[Service]
Environment="HTTP_PROXY=http://username:password@proxy-server-ip:port"
Environment="HTTPS_PROXY=http://username:password@proxy-server-ip:port"
Environment="NO_PROXY=localhost,127.0.0.0/8,10.0.0.0/8,172.16.0.0/12,192.168.0.0/16"
EOF

systemctl daemon-reload
systemctl restart containerd.service

已知问题

使用 systemd 作为 CGroup Driver 且使用 containerd 作为 CRI 运行时

需要修改 /etc/containerd/config.toml，添加如下配置

相关文章：配置 systemd cgroup 驱动 | Kubernetes

[plugins."io.containerd.grpc.v1.cri".containerd.runtimes.runc]
  ...
  [plugins."io.containerd.grpc.v1.cri".containerd.runtimes.runc.options]
    SystemdCgroup = true

执行 systemctl restart containerd

或参照另一篇文章的解决方案

相关文章：Why does etcd fail with Debian/bullseye kernel? - General Discussions - Discuss Kubernetes

cat /etc/default/grub

# Source:
# GRUB_CMDLINE_LINUX_DEFAULT="quiet"

# Modify:
GRUB_CMDLINE_LINUX_DEFAULT="quiet systemd.unified_cgroup_hierarchy=0"

执行 update-grub 并重启

配置 etcd 节点

将 kubelet 配置为 etcd 的服务管理器

说明
所有 etcd 节点

apt update
apt install etcd-client

mkdir -p /etc/systemd/system/kubelet.service.d

cat << EOF > /etc/systemd/system/kubelet.service.d/kubelet.conf
apiVersion: kubelet.config.k8s.io/v1beta1
kind: KubeletConfiguration
authentication:
  anonymous:
    enabled: false
  webhook:
    enabled: false
authorization:
  mode: AlwaysAllow
cgroupDriver: systemd
address: 127.0.0.1
containerRuntimeEndpoint: unix:///var/run/containerd/containerd.sock
staticPodPath: /etc/kubernetes/manifests
EOF

cat << EOF > /etc/systemd/system/kubelet.service.d/20-etcd-service-manager.conf
[Service]
Environment="KUBELET_CONFIG_ARGS=--config=/etc/systemd/system/kubelet.service.d/kubelet.conf"
ExecStart=
ExecStart=/usr/bin/kubelet $KUBELET_CONFIG_ARGS
Restart=always
EOF

systemctl daemon-reload
systemctl restart kubelet

为 kubeadm 创建配置文件

说明
Etcd-01 节点，由该节点向其他节点分发证书及配置
该节点同时作为 CA

生成 CA

kubeadm init phase certs etcd-ca

生成如下文件

  • /etc/kubernetes/pki/etcd/ca.crt
  • /etc/kubernetes/pki/etcd/ca.key

为方便接下来的步骤操作，先将 etcd 节点信息导出为环境变量

export HOST0=192.168.1.101
export HOST1=192.168.1.102
export HOST2=192.168.1.103

export NAME0="etcd-01"
export NAME1="etcd-02"
export NAME2="etcd-03"

为 etcd 成员生成 kubeadm 配置

HOSTS=(${HOST0} ${HOST1} ${HOST2})
NAMES=(${NAME0} ${NAME1} ${NAME2})

for i in "${!HOSTS[@]}"; do

HOST=${HOSTS[$i]}
NAME=${NAMES[$i]}

mkdir -p /tmp/${HOST}

cat << EOF > /tmp/${HOST}/kubeadmcfg.yaml
---
apiVersion: "kubeadm.k8s.io/v1beta4"
kind: InitConfiguration
nodeRegistration:
    name: ${NAME}
localAPIEndpoint:
    advertiseAddress: ${HOST}
---
apiVersion: "kubeadm.k8s.io/v1beta4"
kind: ClusterConfiguration
etcd:
    local:
        serverCertSANs:
        - "${HOST}"
        peerCertSANs:
        - "${HOST}"
        extraArgs:
        - name: initial-cluster
          value: ${NAMES[0]}=https://${HOSTS[0]}:2380,${NAMES[1]}=https://${HOSTS[1]}:2380,${NAMES[2]}=https://${HOSTS[2]}:2380
        - name: initial-cluster-state
          value: new
        - name: name
          value: ${NAME}
        - name: listen-peer-urls
          value: https://${HOST}:2380
        - name: listen-client-urls
          value: https://${HOST}:2379
        - name: advertise-client-urls
          value: https://${HOST}:2379
        - name: initial-advertise-peer-urls
          value: https://${HOST}:2380
EOF
done

为每个成员创建证书

kubeadm init phase certs etcd-server --config=/tmp/${HOST2}/kubeadmcfg.yaml
kubeadm init phase certs etcd-peer --config=/tmp/${HOST2}/kubeadmcfg.yaml
kubeadm init phase certs etcd-healthcheck-client --config=/tmp/${HOST2}/kubeadmcfg.yaml
kubeadm init phase certs apiserver-etcd-client --config=/tmp/${HOST2}/kubeadmcfg.yaml
cp -R /etc/kubernetes/pki /tmp/${HOST2}/
# Clear useless cert
find /etc/kubernetes/pki -not -name ca.crt -not -name ca.key -type f -delete

kubeadm init phase certs etcd-server --config=/tmp/${HOST1}/kubeadmcfg.yaml
kubeadm init phase certs etcd-peer --config=/tmp/${HOST1}/kubeadmcfg.yaml
kubeadm init phase certs etcd-healthcheck-client --config=/tmp/${HOST1}/kubeadmcfg.yaml
kubeadm init phase certs apiserver-etcd-client --config=/tmp/${HOST1}/kubeadmcfg.yaml
cp -R /etc/kubernetes/pki /tmp/${HOST1}/
find /etc/kubernetes/pki -not -name ca.crt -not -name ca.key -type f -delete

kubeadm init phase certs etcd-server --config=/tmp/${HOST0}/kubeadmcfg.yaml
kubeadm init phase certs etcd-peer --config=/tmp/${HOST0}/kubeadmcfg.yaml
kubeadm init phase certs etcd-healthcheck-client --config=/tmp/${HOST0}/kubeadmcfg.yaml
kubeadm init phase certs apiserver-etcd-client --config=/tmp/${HOST0}/kubeadmcfg.yaml

# Clear ca key from member
find /tmp/${HOST2} -name ca.key -type f -delete
find /tmp/${HOST1} -name ca.key -type f -delete

将证书移动到对应的成员服务器

scp -r /tmp/${HOST2}/pki root@${HOST2}:/etc/kubernetes/
scp /tmp/${HOST2}/kubeadmcfg.yaml root@${HOST2}:~/

scp -r /tmp/${HOST1}/pki root@${HOST1}:/etc/kubernetes/
scp /tmp/${HOST1}/kubeadmcfg.yaml root@${HOST1}:~/

mv /tmp/${HOST0}/kubeadmcfg.yaml ~/

rm -rf /tmp/${HOST2}
rm -rf /tmp/${HOST1}
rm -rf /tmp/${HOST0}

此时在三台 etcd 节点中的文件结构均应如下

/root
└── kubeadmcfg.yaml
---
/etc/kubernetes/pki
├── apiserver-etcd-client.crt
├── apiserver-etcd-client.key
└── etcd
    ├── ca.crt
    ├── ca.key # 仅 CA 节点既 etcd-01
    ├── healthcheck-client.crt
    ├── healthcheck-client.key
    ├── peer.crt
    ├── peer.key
    ├── server.crt
    └── server.key

创建静态 Pod 清单

说明
所有 etcd 节点

kubeadm init phase etcd local --config=/root/kubeadmcfg.yaml

检查集群运行情况

将 ${HOST0} 替换为想要检查的节点 ip

ETCDCTL_API=3 etcdctl \
--cert /etc/kubernetes/pki/etcd/peer.crt \
--key /etc/kubernetes/pki/etcd/peer.key \
--cacert /etc/kubernetes/pki/etcd/ca.crt \
--endpoints https://${HOST0}:2379 endpoint health

使用 kubeadm 创建高可用集群

说明

配置过程中需要完全重置控制平面节点的配置时，需要有至少一台能够访问集群的节点，在该节点上按如下流程操作

kubectl delete pods,nodes,namespaces,deployments,services --all --all-namespaces --force
kubectl delete -f tigera-operator.yaml --force
kubectl delete -f custom-resources.yaml --force
kubeadm reset --cleanup-tmp-dir -f
rm -rf /etc/cni/net.d/*
rm -rf ~/.kube
systemctl restart kubelet containerd

为 kube-apiserver 创建负载均衡

说明
本文中负载均衡使用 Nginx

Nginx 配置

http {
    ...
}

stream {
    upstream apiserver {
        server 192.168.1.104:6443 weight=5 max_fails=3 fail_timeout=30s; # Master-01
        server 192.168.1.105:6443 weight=5 max_fails=3 fail_timeout=30s; # Master-02
        server 192.168.1.106:6443 weight=5 max_fails=3 fail_timeout=30s; # Master-03
    }

    server {
        listen 8443;
        proxy_pass apiserver;
    }
}

为控制平面节点配置外部 etcd 节点

说明
任一 etcd 节点与主控制平面节点，本文中为 Etcd-01 与 Master-01

从集群中任一 etcd 节点复制到主控制平面节点

scp /etc/kubernetes/pki/etcd/ca.crt /etc/kubernetes/pki/apiserver-etcd-client.crt /etc/kubernetes/pki/apiserver-etcd-client.key root@192.168.1.104:~

在主控制平面节点中将文件移动到指定位置

mkdir -p /etc/kubernetes/pki/etcd
mv ~/ca.crt /etc/kubernetes/pki/etcd/
mv ~/apiserver-etcd-client.crt /etc/kubernetes/pki/
mv ~/apiserver-etcd-client.key /etc/kubernetes/pki/

创建 kubeadm-config.yaml，内容如下

  • controlPlaneEndpoint: 负载均衡服务器
  • etcd
    • external
      • endpoints: etcd 节点列表
  • networking
    • podSubnet: pod ip cidr
---
apiVersion: kubeadm.k8s.io/v1beta4
kind: ClusterConfiguration
kubernetesVersion: v1.32.0
controlPlaneEndpoint: 192.168.1.100:8443
etcd:
  external:
    endpoints:
      - https://192.168.1.101:2379
      - https://192.168.1.102:2379
      - https://192.168.1.103:2379
    caFile: /etc/kubernetes/pki/etcd/ca.crt
    certFile: /etc/kubernetes/pki/apiserver-etcd-client.crt
    keyFile: /etc/kubernetes/pki/apiserver-etcd-client.key
networking:
  dnsDomain: cluster.local
  podSubnet: 10.244.0.0/24
  serviceSubnet: 10.96.0.0/16

初始化主控制平面

说明
主控制平面节点，本文中为 Master-01

  • --upload-certs: 将控制平面间的共享证书上传到 kubeadm-certs Secret
    • kubeadm-certs Secret 和解密密钥将在两小时后失效
    • 如果要重新上传证书并生成新的解密密钥，需要在已加入集群的控制平面节点上执行 kubeadm init phase upload-certs --upload-certs
kubeadm init --config kubeadm-config.yaml --upload-certs

等待运行完成后应输出类似如下内容

...

Your Kubernetes control-plane has initialized successfully!

To start using your cluster, you need to run the following as a regular user:

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

Alternatively, if you are the root user, you can run:

  export KUBECONFIG=/etc/kubernetes/admin.conf

You should now deploy a pod network to the cluster.
Run "kubectl apply -f [podnetwork].yaml" with one of the options listed at:
  https://kubernetes.io/docs/concepts/cluster-administration/addons/

You can now join any number of control-plane nodes running the following command on each as root:

  kubeadm join 192.168.1.100:8443 --token 7r34LU.iLiRgu2qHdAeeanS --discovery-token-ca-cert-hash sha256:9f86d081884c7d659a2feaa0c55ad015a3bf4f1b2b0b822cd15d6c15b0f00a08 --control-plane --certificate-key 03d66dd08835c1ca3f128cceacd1f31ac94163096b20f445ae84285bc0832d72

Please note that the certificate-key gives access to cluster sensitive data, keep it secret!
As a safeguard, uploaded-certs will be deleted in two hours; If necessary, you can use
"kubeadm init phase upload-certs --upload-certs" to reload certs afterward.

Then you can join any number of worker nodes by running the following on each as root:

kubeadm join 192.168.1.100:8443 --token 7r34LU.iLiRgu2qHdAeeanS --discovery-token-ca-cert-hash sha256:9f86d081884c7d659a2feaa0c55ad015a3bf4f1b2b0b822cd15d6c15b0f00a08

先将控制台输出的以上内容保存，稍后将使用这些命令来将其他控制平面节点和工作节点加入集群

根据输出的提示，复制 kubeconfig 用于 kubectl

mkdir -p ~/.kube
cp /etc/kubernetes/admin.conf ~/.kube/config

应用 CNI 插件

由于该清单过大，kubectl apply 会产生如下报错，使用 kubectl create 或 kubectl replace

注意
确认 custom-resources.yaml 中 calicoNetwork 配置的 ip cidr 与集群 podSubnet 配置一致

# kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/projectcalico/calico/refs/heads/release-v3.29/manifests/tigera-operator.yaml
# The CustomResourceDefinition "installations.operator.tigera.io" is invalid: metadata.annotations: Too long: may not be more than 262144 bytes
wget https://raw.githubusercontent.com/projectcalico/calico/refs/heads/release-v3.29/manifests/tigera-operator.yaml
wget https://raw.githubusercontent.com/projectcalico/calico/refs/heads/release-v3.29/manifests/custom-resources.yaml
kubectl create -f tigera-operator.yaml
kubectl create -f custom-resources.yaml

输入以下内容查看控制平面组件 pod 启动状态

kubectl get pod -A

初始化其他控制平面

说明
除主控制平面节点外的其他控制平面节点，本文中为 Master-02 Master-03
使用 kubeadm join 命令加入集群的节点会将 KubeConfig 同步到 /etc/kubernetes/admin.conf

依照上面输出的命令，分别在其他控制平面节点中执行

  • --control-plane: 通知 kubeadm join 创建一个新控制平面
  • --certificate-key xxx: 从集群 kubeadm-certs Secret 下载控制平面证书并使用给定的密钥解密
kubeadm join 192.168.1.100:8443 --token 7r34LU.iLiRgu2qHdAeeanS --discovery-token-ca-cert-hash sha256:9f86d081884c7d659a2feaa0c55ad015a3bf4f1b2b0b822cd15d6c15b0f00a08 --control-plane --certificate-key 03d66dd08835c1ca3f128cceacd1f31ac94163096b20f445ae84285bc0832d72

根据输出的提示，复制 kubeconfig 用于 kubectl

mkdir -p ~/.kube
cp /etc/kubernetes/admin.conf ~/.kube/config

初始化负载节点

说明
所有负载节点
使用 kubeadm join 命令加入集群的节点会将 KubeConfig 同步到 /etc/kubernetes/kubelet.conf

依照上面输出的命令，分别在负载节点中执行

kubeadm join 192.168.1.100:8443 --token 7r34LU.iLiRgu2qHdAeeanS --discovery-token-ca-cert-hash sha256:9f86d081884c7d659a2feaa0c55ad015a3bf4f1b2b0b822cd15d6c15b0f00a08

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使用 VSCode 代替 BeyondStudio for NXP 开发 JN 5169

使用 VSCode 代替 BeyondStudio for NXP 开发 JN 5169

使用 VSCode 代替 BeyondStudio for NXP 开发 JN 5169 一、安装 VSCode二、搭建 NXP JN5169 ZigBee 3.0 开发环境和下载示例工程三、配置 VSCode1、配置环境变量 MYSYS_HOME2、VSCode 安装以下插件3、VSCode 配置头文件路径 四、编译工程1、JN-AN-1219 有 6 个构建选项2、修改 …
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DBGPT安装部署使用

DBGPT安装部署使用

简介 DB-GPT是一个开源的AI原生数据应用开发框架(AI Native Data App Development framework with AWEL(Agentic Workflow Expression Language) and Agents)。 目的是构建大模型领域的基础设施&#xff0c;通过开发多模型管理(SMMF)、Text2SQL效果优化、RAG框架以及优化、Mul…
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How to use VRX on ubuntu20.04 with ROS1 Noetic?[2]

How to use VRX on ubuntu20.04 with ROS1 Noetic?[2]

How to use VRX on ubuntu20.04 with ROS1 Noetic?[2] 1.Which topics2.Control1.1操作模拟船&#xff08;1&#xff09;命令行直接发布&#xff08;2&#xff09;启动键盘控制文件 3.Customer your VRX world3.1Which world parameters3.2改变风的参数 3.2.1更改默认参数&…
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yolov8 目标追踪 (源码 +效果图)

yolov8 目标追踪 (源码 +效果图)

1.在代码中 增加了s键开始追踪 e键结束追踪 显示移动距离(代码中可调标尺和像素的比值 以便接近实际距离) 2.绘制了监测区域 只在区域内的检测 3.规定了检测的类别 只有人类才绘制轨迹 import osimport cv2 from ultralytics import YOLO from collections import defaultdic…
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基于Python的web漏洞挖掘，漏洞扫描系统(附源码，部署）

基于Python的web漏洞挖掘，漏洞扫描系统(附源码，部署）

本次技术通过利用Python技术来开发一款针对web漏洞挖掘扫描的技术&#xff0c;通过web漏洞的挖掘扫描来实现对网站URL的漏洞检测&#xff0c;通过高中低风险的判断来实现对一款网站中存在的漏洞进行可视化的分析&#xff0c;从而能够找到问题并且尽快的实现问题的解决。 博主介…
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岳阳市美术馆预约平台（小程序论文源码调试讲解）

岳阳市美术馆预约平台（小程序论文源码调试讲解）

第4章 系统设计 一个成功设计的系统在内容上必定是丰富的&#xff0c;在系统外观或系统功能上必定是对用户友好的。所以为了提升系统的价值&#xff0c;吸引更多的访问者访问系统&#xff0c;以及让来访用户可以花费更多时间停留在系统上&#xff0c;则表明该系统设计得比较专…
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ubuntu22.04系统如何自建2级ntp服务器

ubuntu22.04系统如何自建2级ntp服务器

一&#xff1a;ntp服务器详情 服务器型号 系统版本 IP地址 主机名 ntp服务版本 虚拟机8c-32g-1T Ubuntu22.04 10.20.30.2 DMZ-NTP-SERVER 4.2.8p15 二&#xff1a;ntp服务端部署配置脚本 #!/bin/bash # 脚本信息 echo "--------------------------…
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DeepSeek赋能智慧社区：提升社区治理，优化资源配置，带来全新变革

DeepSeek赋能智慧社区：提升社区治理，优化资源配置，带来全新变革

在数字化浪潮的推动下&#xff0c;智慧社区正逐渐成为城市发展的重要方向。作为一款先进的人工智能大模型&#xff0c;DeepSeek凭借其强大的多模态数据分析和智能决策能力&#xff0c;正在为智慧社区的建设注入新的活力。 标准规范及顶层设计指南、供应商整体解决方案合集、供应…
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spring注解开发（Spring整合MyBatis——Mapper代理开发模式、(Spring、MyBatis、Jdbc)配置类）(6)

spring注解开发（Spring整合MyBatis——Mapper代理开发模式、(Spring、MyBatis、Jdbc)配置类）(6)

目录 一、纯MyBatis独立开发程序。 &#xff08;1&#xff09;数据库与数据表。 &#xff08;2&#xff09;实体类。 &#xff08;3&#xff09;dao层接口。&#xff08;Mapper代理模式、无SQL映射文件——注解配置映射关系&#xff09; &#xff08;4&#xff09;MyBatis核心配…
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