centos k8s高可用架构

CentOS 上 Kubernetes 高可用架构与落地方案

一、架构总览

• 面向生产的最小高可用拓扑通常为：3 台控制平面节点 + 至少 2 台工作节点，并提供一个对外的 VIP/负载均衡地址 作为 API Server 的单一入口。控制平面组件的高可用要点如下：
  • kube-apiserver：无状态，通过 VIP + Keepalived 或外部 HAProxy/Keepalived 对外暴露，故障时 VIP 漂移到健康节点，实现主备/多主访问连续性。
  • etcd：建议与控制平面共置，部署为奇数节点（推荐 3/5）的集群，依靠Raft共识实现高可用，3 节点可容忍 1 台故障。
  • kube-controller-manager / kube-scheduler：内置 leader election，同一时刻仅有一个实例为 leader，其余待命，天然高可用。
• 该模式已在 CentOS 7 系列环境中被广泛验证，适合中小规模生产部署与演练环境。

二、两种常见实现路径

• 路径 A（外部 LB + Keepalived）
  • 使用 HAProxy 对 6443 端口做四层转发，后端为所有控制平面节点；在 HAProxy 前叠加 Keepalived 提供 VIP，对外暴露统一地址（如 LOAD_BALANCER_DNS:LOAD_BALANCER_PORT）。
  • 初始化与扩容时使用 –control-plane-endpoint=VIP:6443 与 –upload-certs，kubeadm 会自动在控制平面间分发证书，便于多控制平面加入。
• 路径 B（仅 Keepalived VIP）
  • 在每个控制平面节点运行 Keepalived，配置相同的 VRRP 参数与 VIP，通过优先级实现 Master 抢占/漂移；API Server 直连本机 127.0.0.1:6443 或通过 VIP 访问。
  • 配置更轻量，但对网络与 VRRP 参数一致性要求较高，适合对外部负载均衡依赖受限的场景。

三、关键配置要点

• 基础环境（所有节点）
  • 关闭 swap：swapoff -a 并注释 /etc/fstab 中的 swap 行；设置主机名并配置 /etc/hosts 保证互通；确保 MAC/UUID 唯一；按需关闭 firewalld/SELinux 或放行相关端口。
• 容器运行时与 kubeadm
  • 安装 containerd/kubelet/kubeadm（或 Docker + kubeadm），启用并自启 kubelet；按需配置镜像仓库加速与 cgroup 驱动一致。
• 控制平面初始化与扩容
  • 第一个控制平面：kubeadm init –control-plane-endpoint=VIP:6443 --upload-certs --pod-network-cidr=10.244.0.0/16（示例）；完成后按提示配置 kubectl。
  • 其余控制平面：使用 kubeadm 输出的 **join 命令（含 --control-plane 与 --certificate-key）**加入；工作节点使用 worker join 命令加入。
• 网络插件
  • 选择 Calico 或 Flannel 等 CNI，部署后确认节点 Ready、Pod 间网络与 NodePort/LoadBalancer 可达。
• 验证高可用
  • 检查节点与控制平面组件状态：kubectl get nodes；查看 kube-apiserver/etcd/controller-manager/scheduler 的 leader 与 Endpoints；对 VIP/负载均衡 进行故障转移演练（停掉某台控制平面或断开网卡）。

四、示例配置片段

• HAProxy（示例：对外 VIP 为 10.152.0.6，监听 16443，后端转发至 6443）
  • frontend k8s
    • bind *:16443
    • mode tcp
    • default_backend k8s
  • backend k8s
    • mode tcp
    • balance roundrobin
    • server k8s-master1 192.168.1.10:6443 check
    • server k8s-master2 192.168.1.11:6443 check
    • server k8s-master3 192.168.1.12:6443 check
• Keepalived（示例：VRRP 实例，VIP 10.152.0.6/24，网卡 ens224）
  • vrrp_script check_server { script “/etc/keepalived/check.sh”; interval 3; weight -10; fall 2; rise 1 }
  • vrrp_instance VI_1 {
    • state BACKUP
    • interface ens224
    • virtual_router_id 51
    • priority 50
    • advert_int 2
    • authentication { auth_type PASS; auth_pass 123 }
    • virtual_ipaddress { 10.152.0.6/24 }
    • track_script { check_server }
  • }
• 初始化命令示例（第一个控制平面）
  • kubeadm init --control-plane-endpoint=“10.152.0.6:16443” --upload-certs --pod-network-cidr=10.244.0.0/16
• 加入命令示例（控制平面/工作节点）
  • 控制平面：kubeadm join 10.152.0.6:16443 --token --discovery-token-ca-cert-hash --control-plane --certificate-key < CERT_KEY>
  • 工作节点：kubeadm join 10.152.0.6:16443 --token --discovery-token-ca-cert-hash 说明：上述 VIP/端口/网卡/CIDR 需按实际环境替换；健康检查脚本需实现对 6443 或进程存活的探测。

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