KubeSphere 最佳实战：KubeKey 助力 Kubernetes 扩容控制节点实战指南

2024-07-29 10:54:07 浏览数 (1)

2024 年云原生运维实战文档 99 篇原创计划 第 043 篇 ｜KubeSphere 最佳实战「2024」系列 第 015 篇

你好，欢迎来到运维有术。

在近期的技术分享中，我们实战讨论了Kubernetes 集群 Worker 节点的扩容。文章发布后，我收到了社区成员的反馈，询问控制节点的扩容是否可行。我的回答是：绝对可以。

今天，我将引导您模拟这个真实的生产环境需求，演示如何使用 KubeSphere 提供的 KubeKey 工具，将新的控制节点快速、无缝集成到现有的 Kubernetes 集群中。

虽然本文的操作示例以 openEuler 22.03 LTS SP3 操作系统为基础，但这套扩容策略和步骤同样适用于通过 KubeKey 部署的 Kubernetes 集群，无论它们运行在 CentOS、Ubuntu 还是其他主流 Linux 操作系统上。

实战服务器配置(架构1:1复刻小规模生产环境，配置略有不同)

主机名

IP

CPU

内存

系统盘

数据盘

用途

ksp-control-1

192.168.9.91

8

16

40

100

KubeSphere/k8s-control-plane/Worker

ksp-control-2

192.168.9.92

8

16

40

100

KubeSphere/k8s-control-plane/Worker

ksp-control-3

192.168.9.93

8

16

40

100

KubeSphere/k8s-control-plane/Worker

合计

3

24

48

120

300

实战环境涉及软件版本信息

  • 操作系统：openEuler 22.03 LTS SP3 x86_64
  • KubeSphere：v3.4.1
  • Kubernetes：v1.28.8
  • KubeKey: v3.1.2

1. 前置条件

1.1 部署单节点集群

首先，参考 征服 Docker 镜像访问限制！单节点 KubeSphere v3.4.1 部署攻略，安装部署一套单节点的 KubeSphere 和 Kubernetes 集群。

1.2 操作系统初始化配置

按照实战服务器规划配置，准备需要扩容的两个控制节点，并参考 Kubernetes 集群节点 openEuler 22.03 LTS SP3 系统初始化指南，完成操作系统初始化配置。

注意： 磁盘初始化时只需要配置 Containerd 对应的 /dev/sdb 。

初始化配置指南中没有涉及操作系统升级的任务，在能联网的环境初始化系统的时候一定要升级操作系统，然后重启节点。

2. 使用 KubeKey 扩容控制节点

接下来我们使用 KubeKey 将新增加的节点加入到已有的 Kubernetes 集群，参考官方说明文档，整个过程比较简单，仅需两步。

  • 修改 KubeKey 部署集群时使用的配置文件
  • 执行增加节点的命令

2.1 修改集群配置文件

登录 Control-1 节点，切换到部署集群时使用的 KubeKey 程序目录，修改原有的集群配置文件，我们实战中使用的名字为 ksp-v341-v1288.yaml，请根据实际情况修改 。

主要修改点：

  • spec.hosts：增加两条新的 Control 节点的信息。
  • spec.roleGroups.etcd：增加两条新的 Control 节点的信息
  • spec.roleGroups.control-plane：增加两条新的 Control 节点的信息
  • spec.roleGroups.worker：增加两条新的 Control 节点的信息

修改后的示例如下：

代码语言：javascript复制
apiVersion: kubekey.kubesphere.io/v1alpha2
kind: Cluster
metadata:
  name: opsxlab
spec:
  hosts:
  - {name: ksp-control-1, address: 192.168.9.91, internalAddress: 192.168.9.91, user: root, password: "OpsXlab@2024"}
  - {name: ksp-control-2, address: 192.168.9.92, internalAddress: 192.168.9.92, user: root, password: "OpsXlab@2024"}
  - {name: ksp-control-3, address: 192.168.9.93, internalAddress: 192.168.9.93, user: root, password: "OpsXlab@2024"}
  roleGroups:
    etcd:
    - ksp-control-1
    - ksp-control-2
    - ksp-control-3
    control-plane:
    - ksp-control-1
    - ksp-control-2
    - ksp-control-3
    worker:
    - ksp-control-1
    - ksp-control-2
    - ksp-control-3
  ## 重点注意下面的内容跟示例一致（自建负载均衡时请按实际修改）
  controlPlaneEndpoint:
    ## Internal loadbalancer for apiservers
    internalLoadbalancer: haproxy 
    domain: lb.opsxlab.cn
    address: ""
    port: 6443
 
# 下面的内容保持不变
......

2.2 使用 KubeKey 增加节点

在增加节点之前，我们再确认一下当前集群的节点信息。

代码语言：javascript复制
$ kubectl get nodes -o wide
NAME            STATUS   ROLES                  AGE   VERSION   INTERNAL-IP    EXTERNAL-IP   OS-IMAGE                    KERNEL-VERSION                       CONTAINER-RUNTIME
ksp-control-1   Ready    control-plane,worker   24h   v1.28.8   192.168.9.91   <none>        openEuler 22.03 (LTS-SP3)   5.10.0-182.0.0.95.oe2203sp3.x86_64   containerd://1.7.13

接下来我们执行下面的命令，使用修改后的配置文件将新增的 Control 节点加入集群。

代码语言：javascript复制
export KKZONE=cn
./kk add nodes -f ksp-v341-v1288.yaml

上面的命令执行后，KubeKey 先检查部署 Kubernetes 的依赖及其它配置是否符合要求。通过检查后，系统将提示您确认安装。输入 yes 并按 ENTER 继续部署。

扩容完成需要大约 2~5 分钟左右，具体时间看网速、机器配置、增加的节点数量。

扩容完成后，您应该会在终端上看到类似于下面的输出。

代码语言：javascript复制
......
21:57:35 CST [InternalLoadbalancerModule] Generate haproxy.cfg
21:57:35 CST skipped: [ksp-control-2]
21:57:35 CST skipped: [ksp-control-1]
21:57:35 CST skipped: [ksp-control-1]
21:57:35 CST [InternalLoadbalancerModule] Calculate the MD5 value according to haproxy.cfg
21:57:35 CST skipped: [ksp-control-2]
21:57:35 CST skipped: [ksp-control-1]
21:57:35 CST skipped: [ksp-control-1]
21:57:35 CST [InternalLoadbalancerModule] Generate haproxy manifest
21:57:35 CST skipped: [ksp-control-2]
21:57:35 CST skipped: [ksp-control-1]
21:57:35 CST skipped: [ksp-control-1]
21:57:35 CST [InternalLoadbalancerModule] Update kubelet config
21:57:36 CST stdout: [ksp-control-3]
server: https://lb.opsxlab.cn:6443
21:57:36 CST stdout: [ksp-control-1]
server: https://127.0.0.1:6443
21:57:36 CST stdout: [ksp-control-2]
server: https://lb.opsxlab.cn:6443
21:57:37 CST skipped: [ksp-control-1]
21:57:37 CST success: [ksp-control-3]
21:57:37 CST success: [ksp-control-2]
21:57:37 CST [InternalLoadbalancerModule] Update kube-proxy configmap
21:57:37 CST skipped: [ksp-control-1]
21:57:37 CST [InternalLoadbalancerModule] Update /etc/hosts
21:57:37 CST success: [ksp-control-2]
21:57:37 CST success: [ksp-control-3]
21:57:37 CST success: [ksp-control-1]
21:57:37 CST [ConfigureKubernetesModule] Configure kubernetes
21:57:37 CST success: [ksp-control-1]
21:57:37 CST skipped: [ksp-control-2]
21:57:37 CST skipped: [ksp-control-3]
21:57:37 CST [ChownModule] Chown user $HOME/.kube dir
21:57:38 CST success: [ksp-control-3]
21:57:38 CST success: [ksp-control-2]
21:57:38 CST success: [ksp-control-1]
21:57:38 CST [AutoRenewCertsModule] Generate k8s certs renew script
21:57:39 CST success: [ksp-control-2]
21:57:39 CST success: [ksp-control-3]
21:57:39 CST success: [ksp-control-1]
21:57:39 CST [AutoRenewCertsModule] Generate k8s certs renew service
21:57:40 CST success: [ksp-control-3]
21:57:40 CST success: [ksp-control-2]
21:57:40 CST success: [ksp-control-1]
21:57:40 CST [AutoRenewCertsModule] Generate k8s certs renew timer
21:57:41 CST success: [ksp-control-3]
21:57:41 CST success: [ksp-control-2]
21:57:41 CST success: [ksp-control-1]
21:57:41 CST [AutoRenewCertsModule] Enable k8s certs renew service
21:57:42 CST success: [ksp-control-2]
21:57:42 CST success: [ksp-control-3]
21:57:42 CST success: [ksp-control-1]
21:57:42 CST Pipeline[AddNodesPipeline] execute successfully

3. 扩容后集群状态验证

3.1 KubeSphere 管理控制台验证集群状态

我们打开浏览器访问 Control-1 节点的 IP 地址和端口 30880，登录 KubeSphere 管理控制台的登录页面。

输入默认用户 admin 和默认密码 P@88w0rd，然后点击「登录」。

  • 查看集群节点信息（三个节点）

ksp-add-control-clusters-nodes-v341-v128

  • 查看组件信息

ksp-add-control-clusters-components-v341-v128

  • 查看监控信息（三个节点）

ksp-add-control-monitor-cluster-overview-v341-v128

3.2 Kubectl 命令行验证集群状态

  • 查看集群节点信息

在 Control-1 节点运行 kubectl 命令获取 Kubernetes 集群的节点信息。

代码语言：javascript复制
kubectl get nodes -o wide

在输出结果中可以看到，Kubernetes 集群节点已经变成 11个，并详细展示每个节点的名字、状态、角色、存活时间、Kubernetes 版本号、内部 IP、操作系统类型、内核版本和容器运行时等信息。

代码语言：javascript复制
$ kubectl get nodes -o wide
NAME            STATUS   ROLES                  AGE     VERSION   INTERNAL-IP    EXTERNAL-IP   OS-IMAGE                    KERNEL-VERSION                       CONTAINER-RUNTIME
ksp-control-1   Ready    control-plane,worker   24h     v1.28.8   192.168.9.91   <none>        openEuler 22.03 (LTS-SP3)   5.10.0-182.0.0.95.oe2203sp3.x86_64 containerd://1.7.13
ksp-control-2   Ready    control-plane,worker   5m12s   v1.28.8   192.168.9.92   <none>        openEuler 22.03 (LTS-SP3)   5.10.0-182.0.0.95.oe2203sp3.x86_64 containerd://1.7.13
ksp-control-3   Ready    control-plane,worker   5m13s   v1.28.8   192.168.9.93   <none>        openEuler 22.03 (LTS-SP3)   5.10.0-182.0.0.95.oe2203sp3.x86_64 containerd://1.7.13
  • 查看 Pod 列表

输入以下命令获取在 Kubernetes 集群上运行的 Pod 列表，按工作负载在 NODE 上的分布排序。

代码语言：javascript复制
kubectl get pods -o wide -A | sort -k 8

以 ksp-control-2 为例（输出结果经过整理），输出结果中可以看到， 新增的节点上运行了 7 个必须的基本组件。

代码语言：javascript复制
$ kubectl get pods -o wide -A | sort -k 8
NAMESPACE                      NAME                                   READY   STATUS    RESTARTS        AGE     IP              NODE          NOMINATED NODE   READINESS GATES
kubesphere-monitoring-system   node-exporter-5p6cx                    2/2     Running   0             24m   192.168.9.92   ksp-control-2   <none>           <none>
kube-system                    calico-node-mtsrd                      1/1     Running   0             24m   192.168.9.92   ksp-control-2   <none>           <none>
kube-system                    kube-apiserver-ksp-control-2           1/1     Running   0             24m   192.168.9.92   ksp-control-2   <none>           <none>
kube-system                    kube-controller-manager-ksp-control-2  1/1     Running   0             24m   192.168.9.92   ksp-control-2   <none>           <none>
kube-system                    kube-proxy-ls2cr                       1/1     Running   0             24m   192.168.9.92   ksp-control-2   <none>           <none>
kube-system                    kube-scheduler-ksp-control-2           1/1     Running   0             24m   192.168.9.92   ksp-control-2   <none>           <none>
kube-system                    nodelocaldns-49bk9                     1/1     Running   0             24m   192.168.9.92   ksp-control-2   <none>           <none>
  • 查看新增 Control 节点镜像列表（11 个）
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$ crictl images ls
IMAGE                                                                   TAG                 IMAGE ID            SIZE
registry.cn-beijing.aliyuncs.com/kubesphereio/cni                       v3.27.3             6527a35581401       88.4MB
registry.cn-beijing.aliyuncs.com/kubesphereio/coredns                   1.9.3               5185b96f0becf       14.8MB
registry.cn-beijing.aliyuncs.com/kubesphereio/k8s-dns-node-cache        1.22.20             ff71cd4ea5ae5       30.5MB
registry.cn-beijing.aliyuncs.com/kubesphereio/kube-apiserver            v1.28.8             e70a71eaa5605       34.7MB
registry.cn-beijing.aliyuncs.com/kubesphereio/kube-controller-manager   v1.28.8             e5ae3e4dc6566       33.5MB
registry.cn-beijing.aliyuncs.com/kubesphereio/kube-proxy                v1.28.8             5ce97277076c6       28.1MB
registry.cn-beijing.aliyuncs.com/kubesphereio/kube-rbac-proxy           v0.11.0             29589495df8d9       19.2MB
registry.cn-beijing.aliyuncs.com/kubesphereio/kube-scheduler            v1.28.8             ad3260645145d       18.7MB
registry.cn-beijing.aliyuncs.com/kubesphereio/node-exporter             v1.3.1              1dbe0e9319764       10.3MB
registry.cn-beijing.aliyuncs.com/kubesphereio/node                      v3.27.3             5c6ffd2b2a1d0       116MB
registry.cn-beijing.aliyuncs.com/kubesphereio/pause                     3.9                 e6f1816883972       321kB
  • 查看原有 Control-1 镜像列表（29 个）
代码语言：javascript复制
$ crictl images ls
IMAGE                                                                         TAG                 IMAGE ID            SIZE
registry.cn-beijing.aliyuncs.com/kubesphereio/alertmanager                    v0.23.0             ba2b418f427c0       26.5MB
registry.cn-beijing.aliyuncs.com/kubesphereio/cni                             v3.27.3             6527a35581401       88.4MB
registry.cn-beijing.aliyuncs.com/kubesphereio/coredns                         1.9.3               5185b96f0becf       14.8MB
registry.cn-beijing.aliyuncs.com/kubesphereio/defaultbackend-amd64            1.4                 846921f0fe0e5       1.82MB
registry.cn-beijing.aliyuncs.com/kubesphereio/k8s-dns-node-cache              1.22.20             ff71cd4ea5ae5       30.5MB
registry.cn-beijing.aliyuncs.com/kubesphereio/ks-apiserver                    v3.4.1              c486abe6f1cc8       65.8MB
registry.cn-beijing.aliyuncs.com/kubesphereio/ks-console                      v3.4.1              aa81987f764d3       51.7MB
registry.cn-beijing.aliyuncs.com/kubesphereio/ks-controller-manager           v3.4.1              2a2294b6c6af0       50.3MB
registry.cn-beijing.aliyuncs.com/kubesphereio/ks-installer                    v3.4.1              d6ce52546e1c3       156MB
registry.cn-beijing.aliyuncs.com/kubesphereio/kube-apiserver                  v1.28.8             e70a71eaa5605       34.7MB
registry.cn-beijing.aliyuncs.com/kubesphereio/kube-controller-manager         v1.28.8             e5ae3e4dc6566       33.5MB
registry.cn-beijing.aliyuncs.com/kubesphereio/kube-controllers                v3.27.3             3e4fd05c0c1c0       33.4MB
registry.cn-beijing.aliyuncs.com/kubesphereio/kube-proxy                      v1.28.8             5ce97277076c6       28.1MB
registry.cn-beijing.aliyuncs.com/kubesphereio/kube-rbac-proxy                 v0.11.0             29589495df8d9       19.2MB
registry.cn-beijing.aliyuncs.com/kubesphereio/kube-scheduler                  v1.28.8             ad3260645145d       18.7MB
registry.cn-beijing.aliyuncs.com/kubesphereio/kube-state-metrics              v2.6.0              ec6e2d871c544       12MB
registry.cn-beijing.aliyuncs.com/kubesphereio/kubectl                         v1.22.0             30c7baa8e18c0       26.6MB
registry.cn-beijing.aliyuncs.com/kubesphereio/linux-utils                     3.3.0               e88cfb3a763b9       26.9MB
registry.cn-beijing.aliyuncs.com/kubesphereio/node-exporter                   v1.3.1              1dbe0e9319764       10.3MB
registry.cn-beijing.aliyuncs.com/kubesphereio/node                            v3.27.3             5c6ffd2b2a1d0       116MB
registry.cn-beijing.aliyuncs.com/kubesphereio/notification-manager-operator   v2.3.0              7ffe334bf3772       19.3MB
registry.cn-beijing.aliyuncs.com/kubesphereio/notification-manager            v2.3.0              2c35ec9a2c185       21.6MB
registry.cn-beijing.aliyuncs.com/kubesphereio/notification-tenant-sidecar     v3.2.0              4b47c43ec6ab6       14.7MB
registry.cn-beijing.aliyuncs.com/kubesphereio/pause                           3.9                 e6f1816883972       321kB
registry.cn-beijing.aliyuncs.com/kubesphereio/prometheus-config-reloader      v0.55.1             7c63de88523a9       4.84MB
registry.cn-beijing.aliyuncs.com/kubesphereio/prometheus-operator             v0.55.1             b30c215b787f5       14.3MB
registry.cn-beijing.aliyuncs.com/kubesphereio/prometheus                      v2.39.1             6b9895947e9e4       88.5MB
registry.cn-beijing.aliyuncs.com/kubesphereio/provisioner-localpv             3.3.0               739e82fed8b2c       28.8MB
registry.cn-beijing.aliyuncs.com/kubesphereio/snapshot-controller             v4.0.0              f1d8a00ae690f       19MB

至此，我们完成了利用 Kubekey 在现有单节点 Kubernetes 集群中扩容控制节点的全部任务。

重要声明：本文仅为了验证测试 Kubekey 扩容控制节点的能力，文章内容仅供参考，生产环境请勿直接使用。

4. 运维自动化

文章中所有操作步骤，已全部编排为自动化脚本，包含以下内容（因篇幅限制，不在此文档中展示）：

  • Ansible 自动初始化 K8S 集群节点

运维有术星球会员请到专属代码仓库下载（价值内容，仅星球会员专享）。

以上，就是我今天分享的全部内容。下一期分享的内容还没想好，敬请期待开盲盒。

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  • 笔者水平有限，尽管经过多次验证和检查，尽力确保内容的准确性，但仍可能存在疏漏之处。敬请业界专家大佬不吝指教。
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