七、高可用架构（扩容多Master架构）
Kubernetes作为容器集群系统，通过健康检查+重启策略实现了Pod故障自我修复能力，通过调度算法实现将Pod分布式部署，并保持预期副本数，根据Node失效状态自动在其他Node拉起Pod，实现了应用层的高可用性。
针对Kubernetes集群，高可用性还应包含以下两个层面的考虑：Etcd数据库的高可用性和Kubernetes Master组件的高可用性。 而Etcd我们已经采用3个节点组建集群实现高可用，本节将对Master节点高可用进行说明和实施。
Master节点扮演着总控中心的角色，通过不断与工作节点上的Kubelet和kube-proxy进行通信来维护整个集群的健康工作状态。如果Master节点故障，将无法使用kubectl工具或者API做任何集群管理。
Master节点主要有三个服务kube-apiserver、kube-controller-manager和kube-scheduler，其中kube-controller-manager和kube-scheduler组件自身通过选择机制已经实现了高可用，所以Master高可用主要针对kube-apiserver组件，而该组件是以HTTP API提供服务，因此对他高可用与Web服务器类似，增加负载均衡器对其负载均衡即可，并且可水平扩容。
多Master架构图：
7.1 安装Docker
同上，不再赘述。
7.2 部署Master2 Node（192.168.31.74）
Master2 与已部署的Master1所有操作一致。所以我们只需将Master1所有K8s文件拷贝过来，再修改下服务器IP和主机名启动即可。
1. 创建etcd证书目录
在Master2创建etcd证书目录：
mkdir -p /opt/etcd/ssl
2. 拷贝文件（Master1操作）
拷贝Master1上所有K8s文件和etcd证书到Master2：
scp -r /opt/kubernetes root@192.168.31.74:/opt scp -r /opt/cni/ root@192.168.31.74:/opt scp -r /opt/etcd/ssl root@192.168.31.74:/opt/etcd scp /usr/lib/systemd/system/kube* root@192.168.31.74:/usr/lib/systemd/system scp /usr/bin/kubectl root@192.168.31.74:/usr/bin
3. 删除证书文件
删除kubelet证书和kubeconfig文件：
rm -f /opt/kubernetes/cfg/kubelet.kubeconfig rm -f /opt/kubernetes/ssl/kubelet*
4. 修改配置文件IP和主机名
修改apiserver、kubelet和kube-proxy配置文件为本地IP：
vi /opt/kubernetes/cfg/kube-apiserver.conf ... --bind-address=192.168.31.74 \ --advertise-address=192.168.31.74 \ ... vi /opt/kubernetes/cfg/kubelet.conf --hostname-override=k8s-master2 vi /opt/kubernetes/cfg/kube-proxy-config.yml hostnameOverride: k8s-master2
5. 启动设置开机启动
systemctl daemon-reload systemctl start kube-apiserver systemctl start kube-controller-manager systemctl start kube-scheduler systemctl start kubelet systemctl start kube-proxy systemctl enable kube-apiserver systemctl enable kube-controller-manager systemctl enable kube-scheduler systemctl enable kubelet systemctl enable kube-proxy
6. 查看集群状态
kubectl get cs NAME STATUS MESSAGE ERROR scheduler Healthy ok controller-manager Healthy ok etcd-1 Healthy {"health":"true"} etcd-2 Healthy {"health":"true"} etcd-0 Healthy {"health":"true"}
7. 批准kubelet证书申请
kubectl get csr NAME AGE SIGNERNAME REQUESTOR CONDITION node-csr-JYNknakEa_YpHz797oKaN-ZTk43nD51Zc9CJkBLcASU 85m kubernetes.io/kube-apiserver-client-kubelet kubelet-bootstrap Pending kubectl certificate approve node-csr-JYNknakEa_YpHz797oKaN-ZTk43nD51Zc9CJkBLcASU kubectl get node NAME STATUS ROLES AGE VERSION k8s-master Ready <none> 34h v1.18.3 k8s-master2 Ready <none> 83m v1.18.3 k8s-node1 Ready <none> 33h v1.18.3 k8s-node2 Ready <none> 33h v1.18.3
如果你在学习中遇到问题或者文档有误可联系阿良
7.3 部署Nginx负载均衡器
kube-apiserver高可用架构图：
- Nginx是一个主流Web服务和反向代理服务器，这里用四层实现对apiserver实现负载均衡。
- Keepalived是一个主流高可用软件，基于VIP绑定实现服务器双机热备，在上述拓扑中，Keepalived主要根据Nginx运行状态判断是否需要故障转移（偏移VIP），例如当Nginx主节点挂掉，VIP会自动绑定在Nginx备节点，从而保证VIP一直可用，实现Nginx高可用。
1. 安装软件包（主/备）
yum install epel-release -y yum install nginx keepalived -y
2. Nginx配置文件（主/备一样）
cat > /etc/nginx/nginx.conf << "EOF" user nginx; worker_processes auto; error_log /var/log/nginx/error.log; pid /run/nginx.pid; include /usr/share/nginx/modules/*.conf; events { worker_connections 1024; } # 四层负载均衡，为两台Master apiserver组件提供负载均衡 stream { log_format main '$remote_addr $upstream_addr - [$time_local] $status $upstream_bytes_sent'; access_log /var/log/nginx/k8s-access.log main; upstream k8s-apiserver { server 192.168.31.71:6443; # Master1 APISERVER IP:PORT server 192.168.31.74:6443; # Master2 APISERVER IP:PORT } server { listen 6443; proxy_pass k8s-apiserver; } } http { log_format main '$remote_addr - $remote_user [$time_local] "$request" ' '$status $body_bytes_sent "$http_referer" ' '"$http_user_agent" "$http_x_forwarded_for"'; access_log /var/log/nginx/access.log main; sendfile on; tcp_nopush on; tcp_nodelay on; keepalive_timeout 65; types_hash_max_size 2048; include /etc/nginx/mime.types; default_type application/octet-stream; server { listen 80 default_server; server_name _; location / { } } } EOF
3. keepalived配置文件（Nginx Master）
cat > /etc/keepalived/keepalived.conf << EOF global_defs { notification_email { acassen@firewall.loc failover@firewall.loc sysadmin@firewall.loc } notification_email_from Alexandre.Cassen@firewall.loc smtp_server 127.0.0.1 smtp_connect_timeout 30 router_id NGINX_MASTER } vrrp_script check_nginx { script "/etc/keepalived/check_nginx.sh" } vrrp_instance VI_1 { state MASTER interface ens33 # 修改为实际网卡名 virtual_router_id 51 # VRRP 路由 ID实例，每个实例是唯一的 priority 100 # 优先级，备服务器设置 90 advert_int 1 # 指定VRRP 心跳包通告间隔时间，默认1秒 authentication { auth_type PASS auth_pass 1111 } # 虚拟IP virtual_ipaddress { 192.168.31.88/24 } track_script { check_nginx } } EOF
- vrrp_script：指定检查nginx工作状态脚本（根据nginx状态判断是否故障转移）
- virtual_ipaddress：虚拟IP（VIP）
检查nginx状态脚本：
cat > /etc/keepalived/check_nginx.sh << "EOF" #!/bin/bash count=$(ps -ef |grep nginx |egrep -cv "grep|$$") if [ "$count" -eq 0 ];then exit 1 else exit 0 fi EOF chmod +x /etc/keepalived/check_nginx.sh
4. keepalived配置文件（Nginx Backup）
cat > /etc/keepalived/keepalived.conf << EOF global_defs { notification_email { acassen@firewall.loc failover@firewall.loc sysadmin@firewall.loc } notification_email_from Alexandre.Cassen@firewall.loc smtp_server 127.0.0.1 smtp_connect_timeout 30 router_id NGINX_BACKUP } vrrp_script check_nginx { script "/etc/keepalived/check_nginx.sh" } vrrp_instance VI_1 { state BACKUP interface ens33 virtual_router_id 51 # VRRP 路由 ID实例，每个实例是唯一的 priority 90 advert_int 1 authentication { auth_type PASS auth_pass 1111 } virtual_ipaddress { 192.168.31.88/24 } track_script { check_nginx } } EOF
上述配置文件中检查nginx运行状态脚本：
cat > /etc/keepalived/check_nginx.sh << "EOF" #!/bin/bash count=$(ps -ef |grep nginx |egrep -cv "grep|$$") if [ "$count" -eq 0 ];then exit 1 else exit 0 fi EOF chmod +x /etc/keepalived/check_nginx.sh
注：keepalived根据脚本返回状态码（0为工作正常，非0不正常）判断是否故障转移。
5. 启动并设置开机启动
systemctl daemon-reload systemctl start nginx systemctl start keepalived systemctl enable nginx systemctl enable keepalived
6. 查看keepalived工作状态
ip a 1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 65536 qdisc noqueue state UNKNOWN group default qlen 1000 link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00 inet 127.0.0.1/8 scope host lo valid_lft forever preferred_lft forever inet6 ::1/128 scope host valid_lft forever preferred_lft forever 2: ens33: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UP group default qlen 1000 link/ether 00:0c:29:04:f7:2c brd ff:ff:ff:ff:ff:ff inet 192.168.31.80/24 brd 192.168.31.255 scope global noprefixroute ens33 valid_lft forever preferred_lft forever inet 192.168.31.88/24 scope global secondary ens33 valid_lft forever preferred_lft forever inet6 fe80::20c:29ff:fe04:f72c/64 scope link valid_lft forever preferred_lft forever
可以看到，在ens33网卡绑定了192.168.31.88 虚拟IP，说明工作正常。
7. Nginx+Keepalived高可用测试
关闭主节点Nginx，测试VIP是否漂移到备节点服务器。
在Nginx Master执行 pkill nginx 在Nginx Backup，ip addr命令查看已成功绑定VIP。
8. 访问负载均衡器测试
找K8s集群中任意一个节点，使用curl查看K8s版本测试，使用VIP访问：
curl -k https://192.168.31.88:6443/version { "major": "1", "minor": "18", "gitVersion": "v1.18.3", "gitCommit": "2e7996e3e2712684bc73f0dec0200d64eec7fe40", "gitTreeState": "clean", "buildDate": "2020-05-20T12:43:34Z", "goVersion": "go1.13.9", "compiler": "gc", "platform": "linux/amd64" }
可以正确获取到K8s版本信息，说明负载均衡器搭建正常。该请求数据流程：curl -> vip(nginx) -> apiserver
通过查看Nginx日志也可以看到转发apiserver IP：
tail /var/log/nginx/k8s-access.log -f 192.168.31.81 192.168.31.71:6443 - [30/May/2020:11:15:10 +0800] 200 422 192.168.31.81 192.168.31.74:6443 - [30/May/2020:11:15:26 +0800] 200 422
到此还没结束，还有下面最关键的一步。
7.4 修改所有Worker Node连接LB VIP
试想下，虽然我们增加了Master2和负载均衡器，但是我们是从单Master架构扩容的，也就是说目前所有的Node组件连接都还是Master1，如果不改为连接VIP走负载均衡器，那么Master还是单点故障。
因此接下来就是要改所有Node组件配置文件，由原来192.168.31.71修改为192.168.31.88（VIP）：
| 角色 | IP |
| k8s-master1 | 192.168.31.71 |
| k8s-master2 | 192.168.31.74 |
| k8s-node1 | 192.168.31.72 |
| k8s-node2 | 192.168.31.73 |
也就是通过kubectl get node命令查看到的节点。
在上述所有Worker Node执行：
sed -i 's#192.168.31.71:6443#192.168.31.88:6443#' /opt/kubernetes/cfg/* systemctl restart kubelet systemctl restart kube-proxy
检查节点状态：
kubectl get node NAME STATUS ROLES AGE VERSION k8s-master Ready <none> 34h v1.18.3 k8s-master2 Ready <none> 101m v1.18.3 k8s-node1 Ready <none> 33h v1.18.3 k8s-node2 Ready <none> 33h v1.18.3
至此，一套完整的 Kubernetes 高可用集群就部署完成了！
PS：如果你是在公有云上，一般都不支持keepalived，那么你可以直接用它们的负载均衡器产品（内网就行，还免费~），架构与上面一样，直接负载均衡多台Master kube-apiserver即可！
