Kubernetes 開船記-腳踏兩隻船：用 master 伺服器映象克隆出新叢集

部落格園團隊發表於2021-01-21
AST伺服器

自從2020年2月23日 園子全站登船 之後，我們一邊感嘆“不上船不知道，一上船嚇一跳” —— kubernetes 比 docker swarm 強大太多，一邊有一個杞人憂天的擔憂 —— 假如整個 kubernetes 叢集當機怎麼辦？

隨著在船上的日子越來越長，隨著對 kubernetes 越來越依賴，我們的杞人憂天也越來越難以揮去...。終於有一天，一個貶義的俗語讓我們豁然開朗 —— “腳踏兩隻船”，如果只有1個叢集，kubernetes 再怎麼工業級標準，也無法讓我們高枕無憂，唯有2個叢集。於是，我們找到了自己的解憂之道 —— 再開一艘船。

再開一艘船的前提條件是再造一艘船，而造船的最佳方式顯然是從現有的這艘船克隆出一艘新船。對應到我們的 kubernetes 叢集是用阿里雲 ecs 伺服器自己搭建的場景，最佳方式就是用已有叢集 master 伺服器的阿里雲 ecs 映象建立新叢集。

帶著這個美好想法，我們開始動手造船 —— 克隆新 kubernetes 叢集，但很快就遇到了殘酷的現實。k8s天不怕地不怕，就怕名兒換（換IP地址或者主機名），而通過映象建立的 master 伺服器使用的是不同IP地址與主機名，雖然不改主機名不會給新叢集帶來問題，但是對命名控們來說這是無法接受的，於是修改新 master 的IP地址與主機名成為克隆的2個挑戰。

經過努力，我們終於戰勝了這2個挑戰，成功克隆出了新叢集，今天通過這篇博文分享一下主要操作步驟。

背景資訊

  • 已有叢集 master 主機名是 k8s-master0，IP地址是 10.0.1.81
  • 新叢集 master 主機名是 kube-master0，IP地址是 10.0.9.171
  • 已有叢集 kubernetes 版本是 1.17.0，新叢集 kubernetes 版本是 1.20.2
  • master 伺服器作業系統是 ubuntu 18.04

準備工作

  • 已有叢集 master 伺服器 k8s-master0 打快照，建立映象，用映象建立新伺服器 kube-master0

修改IP地址

從 10.0.1.81 改為 10.0.9.171

1）將 /etc/kubernetes 目錄中與IP地址關聯的配置替換為新IP地址

涉及的配置檔案

/etc/kubernetes/kubelet.conf
/etc/kubernetes/manifests/etcd.yaml
/etc/kubernetes/manifests/kube-apiserver.yaml

通過下面的命令快速完成修改

oldip=10.0.1.81
newip=10.0.9.171
cd /etc/kubernetes
find . -type f | xargs sed -i "s/$oldip/$newip/"

2）給 etcd 啟動命令新增引數

開啟 /etc/kubernetes/manifests/etcd.yaml，給command 新增

--initial-cluster-state=new
--force-new-cluster

注：不太確定該步驟是否必需，當時第一次修改IP之後叢集總是無法正常執行，加了上面的引數才解決，叢集正常執行才能進行第4步的操作。

3）通過 iptables 將舊 IP 地址對映到新 IP 地址

iptables -t nat -A OUTPUT -d 10.0.1.81 -j DNAT --to-destination 10.0.9.171

4）修改叢集中與舊IP地址相關的配置

通過下面的命令重啟叢集使之前的修改生效，恢復叢集的基本執行，可以執行 kubectl 命令

systemctl daemon-reload && systemctl restart kubelet && systemctl restart docker

替換 kubeadm-config ConfigMap 中的舊IP地址配置

kubectl -n kube-system edit cm kubeadm-config 
%s/10.0.1.81/10.0.9.171

5）重新生成 etcd-server 證書（這個證書與IP地址關聯）

cd /etc/kubernetes/pki/etcd
rm server.crt server.key
kubeadm init phase certs etcd-server

6）更新當前使用者的 .kube/config

cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config

7）去掉在第2步給 etcd 啟動命令新增的引數

# --initial-cluster-state=new
# --force-new-cluster

8）重啟 kubelet 與 docker 服務使修改生效

systemctl daemon-reload && systemctl restart kubelet && systemctl restart docker

9）新叢集恢復正常執行

NAME          STATUS   ROLES    AGE    VERSION
k8s-master0   Ready    master   376d   v1.17.0

注：這時 master 的主機名還沒修改

升級 kubernetes 版本

這與克隆新叢集沒有關係，是我們在克隆過程中順便升級，詳見 Kubernetes 升級過程記錄：從 1.17.0 升級至最新版 1.20.2

修改主機名

從 k8s-master0 改為 kube-master0

1）將宿主機 hostname 修改為 kube-master0

hostnamectl set-hostname kube-master0

2）替換 /etc/kubernetes/manifests 中與主機名相關的配置

oldhost=k8s-master0
newhost=kube-master0
cd /etc/kubernetes/manifests
find . -type f | xargs sed -i "s/$oldhost/$newhost/"

3）匯出叢集中 k8s-master0 的 node 配置檔案

kubectl get node k8s-master0 -o yaml > kube-master0.yml

4）將配置檔案中的 k8s-master0 替換為 kube-master0

sed -i "s/k8s-master0/kube-master0/" kube-master0.yml

5）通過 etcdctl 命令從 etcd 資料庫中刪除 /registry/minions/k8s-master0

docker exec -it $(docker ps -f name=etcd_etcd -q) /bin/sh
etcdctl --endpoints 127.0.0.1:2379 --cacert /etc/kubernetes/pki/etcd/ca.crt --cert /etc/kubernetes/pki/etcd/server.crt --key /etc/kubernetes/pki/etcd/server.key /registry/minions/k8s-master0

執行上面的刪除命令後，k8s-master0 就會從 kubectl get nodes 的輸出列表中消失。

6）用之前匯出並修改的 node 配置檔案部署 kube-master0

kubectl apply -f kube-master0.yml

部署後 kube-master0 出現中 kubectl get nodes 的輸出列表中，但處於 NotReady 狀態

$ kubectl get nodes                                                                                                                                         
NAME           STATUS   ROLES                  AGE     VERSION
kube-master0   NotReady    control-plane,master   21h     v1.20.2

在這個地方折騰了不少時間，其實問題很簡單，kubelet 使用的證書是與主機名繫結的，修改主機名後證書失效了。

7）重新生成 kubelet 使用的證書

檢視 /etc/kubernetes/kubelet.conf

users:
- name: default-auth
  user:
    client-certificate: /var/lib/kubelet/pki/kubelet-client-current.pem
    client-key: /var/lib/kubelet/pki/kubelet-client-current.pem

用 openssl 命令檢視證書繫結的 common name (CN)

$ openssl x509 -noout -subject -in kubelet-client-current.pem                                                                                                  
subject=O = system:nodes, CN = system:node:k8s-master0

證書繫結的是舊主機名，需要針對新主機名重新生成證書

kubeadm init phase kubeconfig kubelet

執行上面的命令重新生成證書後，/etc/kubernetes/kubelet.conf 中 users 部分變成下面的內容：

users:
- name: system:node:kube-master0
  user:
    client-certificate-data: 
    ***...
    client-key-data: 
    ***...

重啟 kubelet

systemctl restart kubelet

kubelet 重啟後，kube-master0 就進入了 Ready 狀態

$ kubectl get nodes                                               
NAME           STATUS   ROLES                  AGE     VERSION
kube-master0   Ready    control-plane,master   18h     v1.20.2

到此，修改IP地址與主機名已成功完成。

新船啟航

生成 node 加入叢集的命令

$ kubeadm token create --print-join-command

通過生成的 join 命令加入新的 node

kubeadm join k8s-api:6443 --token ***** --discovery-token-ca-cert-hash *****

刪除所有舊的 NotReady 狀態的 node

kubectl delete node $(kubectl get nodes | grep NotReady | cut -d " " -f1)

克隆出的新船啟航！

NAME           STATUS   ROLES                  AGE     VERSION
kube-master0   Ready    control-plane,master   21h     v1.20.2
kube-node1     Ready    <none>                 7d17h   v1.20.2
kube-node2     Ready    <none>                 6d16h   v1.20.2
kube-node3     Ready    <none>                 5d19h   v1.20.2

參考資料：

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