17-Kubernetes进阶学习之集群升级迁移和维护实践

2022-09-29 17:08:25 浏览数 (1)

[TOC]

0x00 Kubernetes Etcd 数据备份与恢复

描述:Kubernetes 使用 Etcd 数据库实时存储集群中的数据，可以说 Etcd 是 Kubernetes 的核心组件，犹如人类的大脑。如果 Etcd 数据损坏将导致 Kubernetes 不可用，在生产环境中 Etcd 数据是一定要做好高可用与数据备份，这里介绍下如何备份与恢复 Etcd 数据。

Etcd 版本说明:

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$ etcdctl version
etcdctl version: 3.4.13
API version: 3.4

1) 备份 ETCD 数据实践

Step 1.查询当前 Kubernetes 使用的 Etcd 使用的镜像，并记住镜像名称与版本

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# 由于 k8s.gcr.io 镜像仓库国内被墙，所以使用的是阿里云的 etcd 镜像
$ docker images | grep "etcd"
registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/etcd   3.4.13-0   0369cf4303ff  10 months ago  253MB
  • Step 2.Kubeadm 安装的 Kubernetes 集群，采用镜像方式部署的 Etcd，所以操作 Etcd 需要使用 Etcd 镜像提供的 Etcdctl 工具 Tips : 如果你是非镜像方式部署 Etcd，可以直接使用 Etcdctl 命令备份数据。

语法格式: 运行 Etcd 镜像，并且使用镜像内部的 etcdctl 工具连接 etcd 集群，执行数据快照备份：

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--rm : 运行结束后则删除
-v：docker 挂载选项，用于挂载 Etcd 证书相关目录以及备份数据存放的目录
--env：设置环境变量，指定 etcdctl 工具使用的 API 版本
/bin/sh -c：执行 shell 命令
etcdctl  etcd客户端工具
--cacert：etcd CA 证书
--key：etcd 客户端证书 key
--cert：etcd 客户端证书 crt
--endpoints：指定 ETCD 连接地址
snapshot save etcd 数据备份
/backup/etcd-snapshot.db 数据备份名称

以 Docker 镜像 备份 Etcd 数据:

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# 验证开放端口
$ netstat -ano | grep -e "192.168.12.226:2379"
  # tcp        0      0 192.168.12.226:2379     0.0.0.0:*               LISTEN      off (0.00/0/0)
  # tcp        0      0 192.168.12.226:34376    192.168.12.226:2379     ESTABLISHED keepalive (10.06/0/0)

# etcd 证书一览
$ ls /etc/kubernetes/pki/etcd
  # ca.crt  ca.key  healthcheck-client.crt  healthcheck-client.key  peer.crt  peer.key  server.crt  server.key

# etcd备份文件存储的目录
$ mkdir -vp /data/backup
$ docker run --rm                                    
-v /data/backup:/backup                              
-v /etc/kubernetes/pki/etcd:/etc/kubernetes/pki/etcd 
--env ETCDCTL_API=3                                  
registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/etcd:3.4.13-0 
/bin/sh -c "etcdctl --endpoints=https://192.168.12.226:2379 
--cacert=/etc/kubernetes/pki/etcd/ca.crt                  
--key=/etc/kubernetes/pki/etcd/healthcheck-client.key     
--cert=/etc/kubernetes/pki/etcd/healthcheck-client.crt    
snapshot save /backup/etcd-snapshot.db"
  # {"level":"info","ts":1626848337.5133626,"caller":"snapshot/v3_snapshot.go:119","msg":"created temporary db file","path":"/backup/etcd-snapshot.db.part"}
  # {"level":"info","ts":"2021-07-21T06:18:57.535Z","caller":"clientv3/maintenance.go:200","msg":"opened snapshot stream; downloading"}
  # {"level":"info","ts":1626848337.535256,"caller":"snapshot/v3_snapshot.go:127","msg":"fetching snapshot","endpoint":"https://192.168.12.226:2379"}
  # {"level":"info","ts":"2021-07-21T06:18:57.600Z","caller":"clientv3/maintenance.go:208","msg":"completed snapshot read; closing"}
  # {"level":"info","ts":1626848337.6088023,"caller":"snapshot/v3_snapshot.go:142","msg":"fetched snapshot","endpoint":"https://192.168.12.226:2379","size":"3.8 MB","took":0.095346714}
  # {"level":"info","ts":1626848337.6089203,"caller":"snapshot/v3_snapshot.go:152","msg":"saved","path":"/backup/etcd-snapshot.db"}
  # Snapshot saved at /backup/etcd-snapshot.db

/data/backup$ ls -alh etcd-snapshot.db
-rw------- 1 root root 3.7M Jul 21 14:18 etcd-snapshot.db

二进制 etcdctl 的安装 描述: etcdctl 二进制文件可以在 github.com/coreos/etcd/releases 选择对应的版本下载，例如可以执行以下 install_etcdctl.sh的脚本，修改其中的版本信息。

install_etcdctl.sh

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#!/bin/bash
# Desc: 
export ETCDCTL_API=3
ETCD_VER=v3.4.13
ETCD_DIR=etcd-download
DOWNLOAD_URL=https://github.com/coreos/etcd/releases/download

# Download
mkdir ${ETCD_DIR}
cd ${ETCD_DIR}
wget ${DOWNLOAD_URL}/${ETCD_VER}/etcd-${ETCD_VER}-linux-amd64.tar.gz 
tar -xzvf etcd-${ETCD_VER}-linux-amd64.tar.gz

# Install
cd etcd-${ETCD_VER}-linux-amd64
cp etcdctl /usr/local/bin/

备份 master 主机节点的ETCD

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# 创建目录
mkdir -pv /backup 

# 备份数据
etcdctl --endpoints=https://192.168.12.226:2379 
--cacert=/etc/kubernetes/pki/etcd/ca.crt 
--cert=/etc/kubernetes/pki/etcd/healthcheck-client.crt 
--key=/etc/kubernetes/pki/etcd/healthcheck-client.key 
snapshot save /backup/etcd-snapshot.db

2) 恢复 ETCD 数据实践

描述: 在 Etcd 数据损坏时，可以通过 Etcd 备份数据进行数据恢复，先暂停 Kubernetes 相关组件，然后进入 Etcd 镜像使用 etcdctl 工具执行恢复操作。

Step 1.暂停 Kube-Apiserver 与 Etcd 镜像 在恢复 Etcd 数据前，需要停止 kube-apiserver 与 etcd 镜像，因为当这俩镜像停止后 Kubernetes 会自动重启这俩镜像，所以我们可以先暂时移除 /etc/kubernetes/manifests 目录，Kubernetes 检测这个目录文件不存在时会停止 Kubernetes 系统相关镜像，使其不能重启，方便我们进行后续的操作。

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# 移除且备份 /etc/kubernetes/manifests 目录
$ mv /etc/kubernetes/manifests /etc/kubernetes/manifests.bak

# 查看 kube-apiserver、etcd 镜像是否停止
$ docker ps|grep etcd && docker ps|grep kube-apiserver

# 备份现有 Etcd 数据
$ mv /var/lib/etcd /var/lib/etcd.bak
  • Step 2.恢复 Etcd 数据 描述: 运行 Etcd 镜像然后执行数据恢复，默认会恢复到 /default.etcd/member/ 目录下，这里使用 mv 命令在移动到挂载目录 /var/lib/etcd/ 下。

语法格式:

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/bin/sh -c：执行 shell 命令
--env：设置环境变量，指定 etcdctl 工具使用的 API 版本
-v：docker 挂载选项，用于挂载 Etcd 证书相关目录以及备份数据存放的目录
etcdctl snapshot restore：etcd 数据恢复。

单节点恢复数据:

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# 将db导入到 etcd 之中并将生成文件复制到 /var/lib/etcd/
$ docker run --rm              
-v /data/backup:/backup        
-v /var/lib/etcd:/var/lib/etcd 
--env ETCDCTL_API=3            
registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/etcd:3.4.13-0  
/bin/sh -c "etcdctl snapshot restore /backup/etcd-snapshot.db; mv /default.etcd/member/ /var/lib/etcd/"

Step 3.恢复 Kube-Apiserver 与 Etcd 镜像 描述: 将 /etc/kubernetes/manifests 目录恢复，使 Kubernetes 重启 Kube-Apiserver 与 Etcd 镜像：

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$ mv /etc/kubernetes/manifests.bak /etc/kubernetes/manifests

Step 4.执行如下方式进行检测ETCD恢复后的状态

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# 方式1.执行 etcdctl 命令进行检测
etcdctl --endpoints=https://192.168.12.226:2379 
--cacert=/etc/kubernetes/pki/etcd/ca.crt 
--key=/etc/kubernetes/pki/etcd/healthcheck-client.key 
--cert=/etc/kubernetes/pki/etcd/healthcheck-client.crt 
endpoint health

# 方式2.执行 Kubectl 命令进行检测，查看命令是否能够正常执行：
$ kubectl get nodes

Tips : 补充说明kubernetes之etcd集群备份恢复, 将 Master-01 生成etcd备份分别复制到 Master-02 和 Master-03。

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# Master-01
etcdctl snapshot restore /backup/etcd-snapshot.db 
--name etcd-0 
--initial-cluster "etcd-0=https://192.168.1.101:2380,etcd-1=https://192.168.1.102:2380,etcd-2=https://192.168.1.103:2380" 
--initial-cluster-token etcd-cluster 
--initial-advertise-peer-urls https://192.168.1.101:2380 
--data-dir=/var/lib/etcd/

# Master-02
etcdctl snapshot restore /backup/etcd-snapshot.db 
--name etcd-1 
--initial-cluster "etcd-0=https://192.168.1.101:2380,etcd-1=https://192.168.1.102:2380,etcd-2=https://192.168.1.103:2380" 
--initial-cluster-token etcd-cluster 
--initial-advertise-peer-urls https://192.168.1.102:2380 
--data-dir=/var/lib/etcd/

# Master-03
etcdctl snapshot restore /backup/etcd-snapshot.db 
--name etcd-2 
--initial-cluster "etcd-0=https://192.168.1.101:2380,etcd-1=https://192.168.1.102:2380,etcd-2=https://192.168.1.103:2380" 
--initial-cluster-token etcd-cluster 
--initial-advertise-peer-urls https://192.168.1.103:2380 
--data-dir=/var/lib/etcd/

0x01 Kubernetes 单 Master 节点(次版本)升级实践

描述: 本章节主要实践次版本的升级，实践从v1.19.10集群版本升级至1.19主版本中最新的v1.19.13集群版本，还是基于并采用的dockershim运行时。

环境说明： 升级前系统容器及其kubernetes集群相关版本:

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# Container
操作系统 : linux
体系架构 : amd64
操作系统镜像 : Ubuntu 20.04.2 LTS
操作系统内核 : 5.4.0-73-generic
容器引擎 : docker://19.3.14
容器运行时 : containerd.io 1.4.4

# Kubernetes
cri-socket : /var/run/dockershim.sock
kubelet : v1.19.10
kubeadm : v1.19.10
kubectl : v1.19.10
kube proxy : v1.19.10
etcdctl version: 3.4.13
API version: 3.4

Step 1.备份 kubernetes 的 etcd 数据以及备份当前Kubernetes集群创建配置以及相关文件(集群信息、etcd配置、证书文件等)

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$ mkdir -vp /data/backup
$ docker run --rm                                    
-v /data/backup:/backup                              
-v /etc/kubernetes/pki/etcd:/etc/kubernetes/pki/etcd 
--env ETCDCTL_API=3                                  
registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/etcd:3.4.13-0 
/bin/sh -c "etcdctl --endpoints=https://192.168.12.226:2379 
--cacert=/etc/kubernetes/pki/etcd/ca.crt                  
--key=/etc/kubernetes/pki/etcd/healthcheck-client.key     
--cert=/etc/kubernetes/pki/etcd/healthcheck-client.crt    
snapshot save /backup/etcd-snapshot.db"

$ tar -zcf kubernetes-cluster.tar.gz /etc/kubernetes/*

Step 2.下载指定版本的kubernetes集群相关工具

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# 升级 1.19.10 ~ 1.19.13
apt update && apt-cache madison kubeadm | head -n 15
...
kubeadm | 1.19.13-00 | https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/apt kubernetes-xenial/main amd64 Packages
...

# 下载指定版本的 kubeadm kubectl
apt-get install -y kubelet=1.19.13-00 kubeadm=1.19.13-00 kubectl=1.19.13-00
apt-mark hold kubelet kubeadm kubectl

# 禁用节点调度
kubectl cordon master-01

Step 3.检测当前节点是否能升级

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$ kubeadm upgrade plan
[upgrade/versions] Latest version in the v1.19 series: v1.19.13
# Upgrade to the latest version in the v1.19 series:
  # COMPONENT                 CURRENT    AVAILABLE
  # kube-apiserver            v1.19.10   v1.19.13
  # kube-controller-manager   v1.19.10   v1.19.13
  # kube-scheduler            v1.19.10   v1.19.13
  # kube-proxy                v1.19.10   v1.19.13
  # CoreDNS                   1.7.0      1.7.0
  # etcd                      3.4.13-0   3.4.13-0

# 要手动升级到的版本在“首选版本”列中表示。
  # API GROUP                 CURRENT VERSION   PREFERRED VERSION   MANUAL UPGRADE REQUIRED
  # kubeproxy.config.k8s.io   v1alpha1          v1alpha1            no
  # kubelet.config.k8s.io     v1beta1           v1beta1             no

Step 4.下载所有的 v1.19.13 版本的组件镜像(此次CoreDNS和etcd其版本不用进行更新)

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# kubernetes 重要组件镜像
$ docker images -a | cut -d ' ' -f 1 | grep "google_containers/kube-"
registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/kube-proxy
registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/kube-controller-manager
registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/kube-scheduler
registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/kube-apiserver

# 下载指定版本的 kubernetes 重要组件镜像
version=v1.19.13
$ for i in $(docker images -a | cut -d ' ' -f 1 | grep "google_containers/kube-");do
  docker pull ${i}:${version}
done
docker pull registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/pause:3.2 
docker pull registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/etcd:3.4.13-0
docker pull registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/coredns:1.7.0

Step 5.升级当前k8s集群版本到v1.19.3版本

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# 将原集群创建配置文件导出。
# kubectl -n kube-system get cm kubeadm-config -oyaml > kubeadm-config.yaml
kubeadm config view > kubeadm-config.yaml
apiServer:
  certSANs:
  - 192.168.12.111
  extraArgs:
    authorization-mode: Node,RBAC
  timeoutForControlPlane: 4m0s
apiVersion: kubeadm.k8s.io/v1beta2
certificatesDir: /etc/kubernetes/pki
clusterName: kubernetes
controlPlaneEndpoint: k8s-dev.weiyigeek:6443
controllerManager: {}
dns:
  type: CoreDNS
etcd:
  local:
    dataDir: /var/lib/etcd
imageRepository: registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers
kind: ClusterConfiguration
kubernetesVersion: v1.21.3
networking:
  dnsDomain: cluster.local
  podSubnet: 172.16.0.0/16
  serviceSubnet: 10.96.0.0/12
scheduler: {}

# 将集群创建配置文件中 kubernetesVersion 对象 v1.19.10 改变为 v1.19.13。
sed -i 's#1.19.10#1.19.13#g' kubeadm-config.yaml

# 将Kubernetes集群升级到指定版本。
kubeadm upgrade apply v1.19.3 --config kubeadm-config.yaml

  # 阻塞日志一览:
  # [upgrade] Running cluster health checks
  # [upgrade/version] You have chosen to change the cluster version to "v1.19.13"  
  # [upgrade/confirm] Are you sure you want to proceed with the upgrade? [y/N]: y
  # [upgrade/prepull] Pulling images required for setting up a Kubernetes cluster

  # 更新相关组件的Pod
  # [upgrade/apply] Upgrading your Static Pod-hosted control plane to version "v1.19.13"...
  # Static pod: kube-apiserver-master-k8s hash: a0d32a30af20b818a19ceda6f3c8e810
  # Static pod: kube-controller-manager-master-k8s hash: 3746ba71bc8ae5f787c4d7954828e6bb
  # Static pod: kube-scheduler-master-k8s hash: b5d76b6f8724c79709b04e03bfb169f7

  # 对etcd 和各k8s组件证书续期
  # [upgrade/etcd] Upgrading to TLS for etcd
  # [upgrade/staticpods] Writing new Static Pod manifests to "/etc/kubernetes/tmp/kubeadm-upgraded-manifests410267198"
  # [upgrade/staticpods] Preparing for "kube-apiserver" upgrade
  # [upgrade/staticpods] Renewing apiserver certificate、 apiserver-kubelet-client certificate 、front-proxy-client certificate 、apiserver-etcd-client certificate

  # kube-apiserver 组件
  # Static pod: kube-apiserver-master-k8s hash: a0d32a30af20b818a19ceda6f3c8e810
  # [apiclient] Found 1 Pods for label selector component=kube-apiserver
  # [upgrade/staticpods] Component "kube-apiserver" upgraded successfully!

  # kube-controller-manage 组件
  # Static pod: kube-controller-manager-master-k8s hash: 3746ba71bc8ae5f787c4d7954828e6bb
  # [apiclient] Found 1 Pods for label selector component=kube-controller-manager
  # [upgrade/staticpods] Component "kube-controller-manager" upgraded successfully!

  # kube-scheduler 组件
  # Static pod: kube-scheduler-master-k8s hash: b5d76b6f8724c79709b04e03bfb169f7
  # [apiclient] Found 1 Pods for label selector component=kube-scheduler
  # [upgrade/staticpods] Component "kube-scheduler" upgraded successfully!

  # 设置主要组件相关配置文件
  # [upload-config] Storing the configuration used in ConfigMap "kubeadm-config" in the "kube-system" Namespace
  # [kubelet] Creating a ConfigMap "kubelet-config-1.19" in namespace kube-system with the configuration for the kubelets in the cluster
  # [kubelet-start] Writing kubelet configuration to file "/var/lib/kubelet/config.yaml"
  # [bootstrap-token] configured RBAC rules to allow Node Bootstrap tokens to get nodes
  # [bootstrap-token] configured RBAC rules to allow Node Bootstrap tokens to post CSRs in order for nodes to get long term certificate credentials
  # [bootstrap-token] configured RBAC rules to allow the csrapprover controller automatically approve CSRs from a Node Bootstrap Token
  # [bootstrap-token] configured RBAC rules to allow certificate rotation for all node client certificates in the cluster
  # [addons] Applied essential addon: CoreDNS
  # [addons] Applied essential addon: kube-proxy

  # [upgrade/successful] SUCCESS! Your cluster was upgraded to "v1.19.13". Enjoy!  # 出现该句则表示升级成功。

Step 6.查看升级后kubernetes集群相关信息

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# 取消禁用节点调度
kubectl uncordon master-01

kubectl cluster-info
  # Kubernetes master is running at https://k8s-dev.weiyigeek:6443
  # KubeDNS is running at https://k8s-dev.weiyigeek:6443/api/v1/namespaces/kube-system/services/kube-dns:dns/proxy

kubectl get nodes -o wide
  # NAME         STATUS   ROLES    AGE   VERSION    INTERNAL-IP     OS-IMAGE             KERNEL-VERSION     CONTAINER-RUNTIME
  # master-k8s   Ready    master   91d   v1.19.13   192.168.12.226  Ubuntu 20.04.2 LTS   5.4.0-73-generic   docker://19.3.15

kubectl get pod -n kube-system -o wide
  # NAME                                       READY   STATUS  
  # calico-kube-controllers-69496d8b75-2fr5p   1/1     Running  
  # calico-node-mmthr                          1/1     Running
  # coredns-6c76c8bb89-mhrnq                   1/1     Running
  # coredns-6c76c8bb89-zbxhh                   1/1     Running
  # etcd-master-k8s                            1/1     Running
  # kube-apiserver-master-k8s                  1/1     Running
  # kube-controller-manager-master-k8s         1/1     Running
  # kube-proxy-m69p8                           1/1     Running
  # kube-scheduler-master-k8s                  1/1     Running
  # metrics-server-77b878fdb-rlqdx             1/1     Running

Tips : 在升级Kubernetes集群后证书相关的到期时间也会延长一年。 Tips : kubeadm upgrade 也会自动对 kubeadm 在节点上所管理的证书执行续约操作。 如果需要略过证书续约操作，可以使用标志 --certificate-renewal=false

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# 升级后查看证书到期时间
$ openssl x509 -in /etc/kubernetes/pki/apiserver.crt -noout -text | grep ' Not '
  # Not Before: Apr 21 06:20:12 2021 GMT
  # Not After : Jul 21 08:32:57 2022 GMT

# 证书信息批量查询
$ for crt in $(find /etc/kubernetes/pki/ -name "*.crt"); do echo ${crt};openssl x509 -in $crt -noout -dates;echo; done

Step 7.Kuboard 来管理我们升级后的k8s集群

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# 删除老旧版本
$ curl -k 'http://192.168.12.108:30567/kuboard-api/cluster/k8s-dev.weiyigeek/kind/KubernetesCluster/k8s-dev.weiyigeek/resource/installAgentToKubernetes?token=AflKbsicsKegFpNruDsxWspvTHHh2HnX' > kuboard-agent.yaml && kubectl delete -f ./kuboard-agent.yaml

# 部署新版本
$ curl -k 'http://192.168.12.108:30567/kuboard-api/cluster/k8s-dev.weiyigeek/kind/KubernetesCluster/k8s-dev.weiyigeek/resource/installAgentToKubernetes?token=K2vCJXf9ANrFjnrFbduNBxXusK3DhvIH' > kuboard-agent.yaml && kubectl apply -f ./kuboard-agent.yaml
$ kubectl get pods -n kuboard -l "k8s.kuboard.cn/name in (kuboard-agent, kuboard-agent-2)"
  # NAME                               READY   STATUS    RESTARTS   AGE
  # kuboard-agent-2-5597754bdf-phks5   1/1     Running   0          3m59s
  # kuboard-agent-769876b499-cr7f7     1/1     Running   0          3m59s

WeiyiGeek.Kuboard加入管理升级后k8s集群

0x02 Kubernetes 单 Master 节点(跨版本)升级实践

描述: 本章节主要实践跨版本的升级，实践从v1.19.13集群版本升级至1.20主版本中可用的v1.20.9集群版本（与子版本升级差异不大），此处还是基于并采用的dockershim运行时，在下一章中我们将会把Kubernetes 集群从 dockershim 迁移到 Containerd.io 运行时。

环境说明: 升级前系统容器及其kubernetes集群相关版本:

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# Container
操作系统 : linux
体系架构 : amd64
操作系统镜像 : Ubuntu 20.04.2 LTS
操作系统内核 : 5.4.0-73-generic
容器引擎 : docker://19.3.15
容器运行时 : containerd.io 1.4.4

# Kubernetes
cri-socket : /var/run/dockershim.sock
kubelet : v1.19.13
kubeadm : v1.19.13
kubectl : v1.19.13
kube proxy : v1.19.13
etcdctl version: 3.4.13
etcdctl API version: 3.4
registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/coredns : 1.7.0
registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/pause : 3.2

2.1 第一步，同样是备份相关配置文件 (务必备份所有重要组件)。

备份kubernetes的etcd数据

代码语言：javascript复制
$ mkdir -vp /data/backup
$ docker run --rm                                    
-v /data/backup:/backup                              
-v /etc/kubernetes/pki/etcd:/etc/kubernetes/pki/etcd 
--env ETCDCTL_API=3                                  
registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/etcd:3.4.13-0 
/bin/sh -c "etcdctl --endpoints=https://192.168.12.226:2379 
--cacert=/etc/kubernetes/pki/etcd/ca.crt                  
--key=/etc/kubernetes/pki/etcd/healthcheck-client.key     
--cert=/etc/kubernetes/pki/etcd/healthcheck-client.crt    
snapshot save /backup/etcd-snapshot-1.19.13.db"

备份当前Kubernetes集群创建配置以及相关文件(集群信息、etcd配置、证书文件等)

代码语言：javascript复制
$ tar -zcf kubernetes-cluster-1.19.13.tar.gz /etc/kubernetes/*

Tips : 务必备份所有重要组件，例如存储在数据库中应用层面的状态。

2.2 第二步，取消kubernetes相关软件包 held （使其可以升级）并升级到指定集群版本

代码语言：javascript复制
$ apt-mark showhold
  # kubeadm  kubectl kubelet

$ apt-mark unhold kubeadm kubectl kubelet
  # Canceled hold on kubeadm.
  # Canceled hold on kubectl.
  # Canceled hold on kubelet.

# 更新软件包索引以及锁定不进行更新，从 apt-get 1.1 版本起，你也可以使用下面的方法
$ apt update && 
apt-get install -y --allow-change-held-packages kubeadm=1.20.0-00 kubelet=1.20.0-00 kubectl=1.20.0-00  # 此处先下载1.20.x 第一个版本
$ apt-mark hold kubeadm kubectl kubelet
# 降级
# aptitude install kubeadm=1.20.0-00 kubelet=1.20.0-00 kubectl=1.20.0-00

# 验证下载操作的版本是否正常
$ kubeadm version  # GitVersion:"v1.20.0"

# 封锁并释放节点以便重新调度工作负载(如果是负载节点还需设置drain污点)
$ kubectl cordon master-01

Tips : 注意此处为了成功迁移的兼容(可用性)我们先只下载v1.20.x 最初始 kubernetes 版本的各个组件版本(v1.20.x)

2.3 第三步, 验证升级计划（跨版本升级）

代码语言：javascript复制
# 此处跨版本升级的可用k8s集群是v1.20.9版本
$ kubeadm upgrade plan
  # Components that must be upgraded manually after you have upgraded the control plane with 'kubeadm upgrade apply':
  # COMPONENT   CURRENT       AVAILABLE   
  # kubelet     1 x v1.20.0   v1.20.9

  # Upgrade to the latest stable version:
  # COMPONENT                 CURRENT    AVAILABLE
  # kube-apiserver            v1.19.3    v1.20.9
  # kube-controller-manager   v1.19.3    v1.20.9
  # kube-scheduler            v1.19.3    v1.20.9
  # kube-proxy                v1.19.3    v1.20.9
  # CoreDNS                   1.7.0      1.7.0
  # etcd                      3.4.13-0   3.4.13-0

# 由上可以看出可用的版本为 v1.20.9 我们进行下载安装该版本的k8s相关组件
$ apt-get install -y --allow-change-held-packages kubeadm=1.20.9-00 kubelet=1.20.9-00 kubectl=1.20.9-00
$ kubelet --version
  # Kubernetes v1.20.9

# 拉取 v1.20.9 版本的各个k8s组件
version=v1.20.9
for i in $(docker images -a | cut -d ' ' -f 1 | grep "google_containers/kube-");do
  docker pull ${i}:${version}
done

2.4 第四步，同样我们需要准备集群创建配置文件，并升级到v1.20.9版本

代码语言：javascript复制
# 导出旧集群配置文件
kubeadm config view > kubeadm-config-v1.20.9.yaml

# 将集群创建配置文件中 kubernetesVersion 对象 v1.19.13 改变为 v1.20.9
sed -i 's#1.19.13#1.20.9#g' kubeadm-config-v1.20.9.yaml

# 升级到v1.20.9版本 (v1.19.3 ==>>> v1.20.9)
kubeadm upgrade apply v1.20.9 --config kubeadm-config-v1.20.9.yaml
  # upgrade/successful] SUCCESS! Your cluster was upgraded to "v1.20.9". Enjoy!

2.5 第五步, 验证升级后的集群版本以及版本

代码语言：javascript复制
# 取消静止调度恢复集群正常状态
$ kubectl uncordon master-01

$ kubectl cluster-info
  # Kubernetes control plane is running at https://k8s-test.weiyigeek:6443
  # KubeDNS is running at https://k8s-test.weiyigeek:6443/api/v1/namespaces/kube-system/services/kube-dns:dns/proxy

$ kubectl get nodes -o wide
  # NAME         STATUS   ROLES                  AGE   VERSION   INTERNAL-IP      EXTERNAL-IP   OS-IMAGE             KERNEL-VERSION     CONTAINER-RUNTIME
  # master-k8s   Ready    control-plane,master   93d   v1.20.9   192.168.12.111   <none>        Ubuntu 20.04.2 LTS   5.4.0-73-generic   docker://19.3.14

$ kubectl get pods -n kube-system
  # NAME                                       READY   STATUS    RESTARTS   AGE
  # calico-kube-controllers-69496d8b75-pgrfj   1/1     Running   0          93d
  # calico-node-fn4lf                          1/1     Running   0          93d
  # coredns-54d67798b7-7gc7x                   1/1     Running   0          19m
  # coredns-54d67798b7-nbf7b                   1/1     Running   0          19m
  # etcd-master-k8s                            1/1     Running   0          21m
  # kube-apiserver-master-k8s                  1/1     Running   0          20m
  # kube-controller-manager-master-k8s         1/1     Running   0          20m
  # kube-proxy-ssdw5                           1/1     Running   0          19m
  # kube-scheduler-master-k8s                  1/1     Running   0          20m
  # metrics-server-77b878fdb-scdzx             1/1     Running   0          93d

至此集群版本升级成功。

0x03 Kubernetes 集群从 Dockershim 迁移到 Containerd.io 运行时

描述: 自从 Kubernetes 1.20 宣布 弃用 dockershim, 不推荐使用对 Docker 的支持，并将在未来版本中删除。建议从 dockershim 迁移到其他替代的 Containerd.io 容器运行时, 但是各种问题可能也随之而来，比如对各类工作负载和 Kubernetes 在生产环境部署会产生什么影响。

Dockershim : Docker 的容器运行时接口 (CRI) shim 已被弃用。

Q: 为什么弃用 dockershim? 答: 维护 dockershim 已经成为 Kubernetes 维护者肩头一个沉重的负担, 创建 CRI 标准就是为了减轻这个负担，同时也可以增加不同容器运行时之间平滑的互操作性。此外与 dockershim 不兼容的一些特性，例如：控制组（cgoups）v2 和用户名字空间（user namespace），已经在新的 CRI 运行时中被实现。

Q: 人们总在谈论 OCI，那是什么? 答: OCI 代表开放容器标准， 它标准化了容器工具和底层实现（technologies）之间的大量接口。 他们维护了打包容器镜像（OCI image-spec）和运行容器（OCI runtime-spec）的标准规范。 他们还以 runc 的形式维护了一个 runtime-spec 的真实实现， 这也是 containerd 和 CRI-O 依赖的默认运行时。 CRI 建立在这些底层规范之上，为管理容器提供端到端的标准。

(1) 检查弃用 Dockershim 对当前环境的影响

描述: 讲解你的集群把 Docker 用作容器运行时的运作机制，并提供使用 dockershim 时，它所扮演角色的详细信息， 继而展示了一组验证步骤，可用来检查弃用 dockershim 对你的工作负载的影响。

1.1 检查你的应用是否依赖于 Docker 判定你是否依赖于 Docker 的方法:

  • 1.确认没有特权 Pod 执行 docker 命令。
  • 2.检查 Kubernetes 基础架构外部节点上的脚本和应用，确认它们没有执行 Docker 命令。
  • 3.检查执行了上述特权操作的第三方工具。
  • 4.确认没有对 dockershim 行为的间接依赖。比如基于特定指标发警报，或者在故障排查指令的一个环节中搜索特定的日志信息。

1.2 检查对比Docker依赖详解 容器运行时是一个软件，用来运行组成 Kubernetes Pod 的容器, 在每一个节点上 kubelet 使用抽象的容器运行时接口，所以你可以任意选用兼容的容器运行时。

  • 在早期版本中 Kubernetes 提供的兼容性只支持一个容器运行时（Docker）, 后续为了兼容更多的容器运行时设计出了CRI， 而 kubelet 亦开始支持 CRI。因为 Docker 在 CRI 规范创建之前就已经存在，此时k8s创建一个适配器组件dockershim (允许 kubelet 与 Docker交互) 就好像 Docker 是一个 CRI 兼容的运行时一样。
  • 在1.20版本及其之后建议采用containerd运行时,此时我们将可以省去dockershim 和 docker这个中间商,并且遗留的容器可由 Containerd 这类容器运行时来运行和管理，操作体验也和以前一样。但是你不能再使用 docker ps 或 docker inspect 命令来获取容器信息。由于你不能列出容器，因此你不能获取日志、停止容器，甚至不能通过docker exec在容器中执行命令。

WeiyiGeek.DockerVSContainerd

1.3 识别依赖于 Docker 的 DaemonSet 描述: 如果某 Pod 想调用运行在节点上的 dockerd，该 Pod 必须满足以下两个条件之一：

  • 将包含 Docker 守护进程特权套接字的文件系统挂载为一个卷
  • 直接以卷的形式挂载 Docker 守护进程特权套接字的特定路径。

举例来说：在 COS 镜像中，Docker 通过 /var/run/docker.sock 开放其 Unix 域套接字。 这意味着 Pod 的规约中需要包含 hostPath 卷以挂载 /var/run/docker.sock。

示例脚本: 用于查找包含直接映射 Docker 套接字的挂载点的 Pod。

代码语言：javascript复制
kubectl get pods --all-namespaces 
-o=jsonpath='{range .items[*]}{"n"}{.metadata.namespace}{":t"}{.metadata.name}{":t"}{range .spec.volumes[*]}{.hostPath.path}{", "}{end}{end}' 
| sort

Tips : 对于 Pod 来说，访问宿主机上的 Docker 还有其他方式。 例如可以挂载 /var/run 的父目录而非其完整路径 （就像这个例子）, 上述脚本只检测最常见的使用方式。

1.4 弃用 Dockershim 的常见问题

Q: 在 Kubernetes 1.20 版本中，我还可以用 Docker 吗？

答: 当然可以, 在 1.20 版本中仅有的改变就是, 如果使用 Docker 运行时，启动 kubelet 的过程中将打印一条警告日志。

Q: 我现有的 Docker 镜像还能正常工作吗?

答: 当然可以, docker build 创建的镜像适用于任何 CRI 实现。所有你的现有镜像将和往常一样工作。

Q: 如何拉取私有镜像呢?

答: 当然可以, 所有 CRI 运行时均支持 Kubernetes 中相同的拉取 (pull) Secret 配置，不管是通过 PodSpec 还是通过 ServiceAccount 均可。

Q: 在生产系统中使用其他运行时的例子?

答: containerd,CRI-O两个容器运行时是云原生基金会（[CNCF]）下的项目。例如：OpenShift 4.x 从 2019 年 6 月以来，就一直在生产环境中使用 CRI-O 运行时。

Q: 当切换 CRI 底层实现时，我应该注意什么?

答: Docker 和大多数 CRI（包括 containerd）的底层容器化代码是相同的，但其周边部分却存在一些不同。

  • 日志配置
  • 运行时的资源限制
  • 直接访问 docker 命令或通过控制套接字调用 Docker 的节点供应脚本
  • 需要访问 docker 命令或控制套接字的 kubectl 插件
  • 需要直接访问 Docker 的 Kubernetes 工具, 例如：kube-imagepuller。
  • 像 registry-mirrors 和不安全的注册表这类功能的配置
  • 需要 Docker 保持可用、且运行在 Kubernetes 之外的，其他支持脚本或守护进程（例如：监视或安全代理）
  • GPU 或特殊硬件，以及它们如何与你的运行时和 Kubernetes 集成

(2) 迁移到 containerd 运行时并升级 kubernetes 集群

描述: 本章实践从dokcershim容器时(/var/run/dockershim.sock)迁移到containerd运行时()，并升级k8s集群v1.20.9到v1.21.3版本。

升级前系统容器及其kubernetes集群相关版本:

代码语言：javascript复制
# Container
操作系统 : linux
体系架构 : amd64
操作系统镜像 : Ubuntu 20.04.2 LTS
操作系统内核 : 5.4.0-73-generic
容器引擎 : docker://19.3.15
容器运行时 : containerd.io 1.4.4

# Kubernetes
cri-socket : 
kubelet : v1.20.9
kubeadm : v1.20.9
kubectl : v1.20.9
kube proxy : v1.20.9
etcdctl version: 3.4.13
etcdctl API version: 3.4
registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/coredns : 1.7.0
registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/pause : 3.2
# NAME        STATUS   ROLES                  AGE   VERSION   INTERNAL-IP      OS-IMAGE             KERNEL-VERSION     CONTAINER-RUNTIME
# master-k8s  Ready    control-plane,master   93d   v1.20.9   192.168.12.226   Ubuntu 20.04.2 LTS   5.4.0-73-generic   docker://19.3.15

2.1 第一步，同样是备份相关配置文件 (务必备份所有重要组件)。

备份kubernetes的etcd数据

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$ mkdir -vp /data/backup
$ docker run --rm                                    
-v /data/backup:/backup                              
-v /etc/kubernetes/pki/etcd:/etc/kubernetes/pki/etcd 
--env ETCDCTL_API=3                                  
registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/etcd:3.4.13-0 
/bin/sh -c "etcdctl --endpoints=https://192.168.12.226:2379 
--cacert=/etc/kubernetes/pki/etcd/ca.crt                  
--key=/etc/kubernetes/pki/etcd/healthcheck-client.key     
--cert=/etc/kubernetes/pki/etcd/healthcheck-client.crt    
snapshot save /backup/etcd-snapshot-1.19.13.db"

备份当前Kubernetes集群创建配置以及相关文件(集群信息、etcd配置、证书文件等)

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$ tar -zcf kubernetes-cluster-1.19.13.tar.gz /etc/kubernetes/*

Tips : 务必备份所有重要组件，例如存储在数据库中应用层面的状态

2.2 第二步，取消kubernetes相关软件包 held （使其可以升级）并升级到指定集群版本

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# 更新软件包索引以及安装依赖的软件包
apt update && 
sudo apt-get install 
  apt-transport-https 
  ca-certificates 
  curl 
  gnupg 
  lsb-release

# - 添加Docker的官方GPG密钥为后续containerd.io 更新做准备
curl -fsSL https://download.docker.com/linux/ubuntu/gpg | sudo gpg --dearmor -o /usr/share/keyrings/docker-archive-keyring.gpg

# - 使用以下命令设置稳定存储库。要添加nightly或test存储库，请在下面的命令中的单词stable后面添加单词nightly或test（或两者）。
echo 
  "deb [arch=amd64 signed-by=/usr/share/keyrings/docker-archive-keyring.gpg] https://download.docker.com/linux/ubuntu 
  $(lsb_release -cs) stable" | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/container.list > /dev/null


# 查看是否有禁止软件自动更新安装的设置。
$ apt-mark showhold
  # kubeadm  kubectl kubelet
$ apt-mark unhold kubeadm kubectl kubelet
  # Canceled hold on kubeadm.
  # Canceled hold on kubectl.
  # Canceled hold on kubelet.

# 锁定不进行更新，从 apt-get 1.1 版本起，你也可以使用下面的方法
# Tips : 注意此处为了成功迁移的兼容(可用性验证)我们先只下载`v1.21.x` 最初始 kubernetes 版本的各个组件版本(v1.21.x)
$ apt clean all && 
apt update && apt-get install -y --allow-change-held-packages kubeadm=1.21.0-00 kubelet=1.21.0-00 kubectl=1.21.0-00  # 此处先下载1.20.x 第一个版本
$ apt-mark hold kubeadm kubectl kubelet

# 验证可用的kubernetes版本以及组件的版本
kubeadm upgrade plan
  #   Components that must be upgraded manually after you have upgraded the control plane with 'kubeadm upgrade apply':
  #   COMPONENT   CURRENT       TARGET
  #   kubelet     1 x v1.21.0   v1.21.3

  #   Upgrade to the latest stable version:
  #   COMPONENT                 CURRENT    TARGET
  #   kube-apiserver            v1.20.9    v1.21.3
  #   kube-controller-manager   v1.20.9    v1.21.3
  #   kube-scheduler            v1.20.9    v1.21.3
  #   kube-proxy                v1.20.9    v1.21.3
  #   CoreDNS                   1.7.0      v1.8.0     # 版本有变化需要重新拉取
  #   etcd                      3.4.13-0   3.4.13-0

# 下载当前最新的版本组件(2021年7月23日 17:18:21)
apt update && apt-get install -y --allow-change-held-packages kubeadm=1.21.3-00 kubelet=1.21.3-00 kubectl=1.21.3-00 
# 验证下载操作的版本是否正常
$ kubeadm version  # GitVersion:"v1.21.3"
$ kubelet --version  # Kubernetes v1.21.3

# 采用 docker 拉取 CoreDNS:v1.8.0 镜像
docker pull coredns/coredns:1.8.0
docker tag coredns/coredns:1.8.0 registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/coredns:v1.8.0

# Tips : 使用cordon命令将标记 Master 节点主机为不可调度，等待迁移后再进行恢复；
kubectl cordon master-k8s

# Tips : 先采用dockershim更新到指定的 kubernetes 版本
kubeadm config view > kubeadm-config-v1.21.3.yaml && sed -i "s#v1.20.9#v1.21.3#g" kubeadm-config-v1.21.3.yaml
kubeadm upgrade apply v1.21.3 --config kubeadm-config-v1.21.3.yaml

Tips : 当集群升级成功后我们进行验证集群状态，待当kube-system名称空间中各组件都正常后(状态为Running)，执行第三步。

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kubectl get nodes -o wide
  # NAME         STATUS   ROLES                  AGE   VERSION   INTERNAL-IP    OS-IMAGE             KERNEL-VERSION     CONTAINER-RUNTIME
  # master-k8s   Ready    control-plane,master   94d   v1.21.3   192.168.12.111 Ubuntu 20.04.2 LTS   5.4.0-73-generic   docker://19.3.15

kubectl get pod -n kube-system
  # NAME                                       READY   STATUS    RESTARTS   AGE
  # calico-kube-controllers-69496d8b75-pgrfj   1/1     Running   0          94d
  # calico-node-fn4lf                          1/1     Running   0          94d
  # coredns-6f6b8cc4f6-gmpx8                   1/1     Running   0          6m49s
  # coredns-6f6b8cc4f6-j6lb4                   1/1     Running   0          6m49s
  # etcd-master-k8s                            1/1     Running   0          133m
  # kube-apiserver-master-k8s                  1/1     Running   0          7m39s
  # kube-controller-manager-master-k8s         1/1     Running   0          7m19s
  # kube-proxy-6wrvs                           1/1     Running   0          6m44s
  # kube-scheduler-master-k8s                  1/1     Running   0          7m4s
  # metrics-server-77b878fdb-scdzx             1/1     Running   0          93d

2.3 第三步, 更新安装containerd.io及其配置

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# 备份 containerd 的 config.toml 配置文件
cp /etc/containerd/config.toml{,.bak}

# 查看当前版本以及可用的containerd版本
$ apt-cache madison containerd.io  # 或者采用 apt-cache policy containerd.io
  # containerd.io |    1.4.8-1 | https://download.docker.com/linux/ubuntu focal/stable amd64 Packages
  # containerd.io |    1.4.6-1 | https://download.docker.com/linux/ubuntu focal/stable amd64 Packages
  # containerd.io |    1.4.4-1 | https://download.docker.com/linux/ubuntu focal/stable amd64 Packages

# 此处可以按照kubernetes与containerd.io对应兼容版本进行选择，下面我指定了1.4.8-1版本的 containerd.io。
$ apt install -y containerd.io=1.4.8-1  # 升级containerd为指定版本 

# 生成与修改 containerd 配置
containerd config default > /etc/containerd/config.toml
sed -i "s#k8s.gcr.io#registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers#g"  /etc/containerd/config.toml
sed -i '/containerd.runtimes.runc.options/a            SystemdCgroup = true' /etc/containerd/config.toml
sed -i "s#https://registry-1.docker.io#https://xlx9erfu.mirror.aliyuncs.com#g"  /etc/containerd/config.toml

# 自动启动或启动 Containerd 
systemctl daemon-reload
systemctl enable containerd && systemctl restart containerd
systemctl status containerd
  # Jul 23 15:16:33 master-k8s systemd[1]: Started containerd container runtime.
  # Jul 23 15:16:33 master-k8s containerd[1099972]: time="2021-07-23T15:16:33.539416544 08:00" level=info msg="Start event monitor"
  # Jul 23 15:16:33 master-k8s containerd[1099972]: time="2021-07-23T15:16:33.539467558 08:00" level=info msg="Start snapshots syncer"
  # Jul 23 15:16:33 master-k8s containerd[1099972]: time="2021-07-23T15:16:33.539482024 08:00" level=info msg="Start cni network conf syncer"
  # Jul 23 15:16:33 master-k8s containerd[1099972]: time="2021-07-23T15:16:33.539490348 08:00" level=info msg="Start streaming server"

# 生成与修改 containerd 配置 crictl.yaml , 配置 crictl 工具
$ tee /etc/crictl.yaml <<'EOF'
runtime-endpoint: /run/containerd/containerd.sock
image-endpoint: "/run/containerd/containerd.sock"
timeout: 0
debug: false
EOF

# 采用 crictl 验证 cri 插件是否可用：
crictl pull docker.io/library/nginx:alpine
ctr -n k8s.io images ls | grep "nginx"

2.4 第四步, 验证v1.21.3集群所依赖的组件版本并利用containerd.io的ctr客户端命令行工具拉取新版本所需的镜像文件

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# 清空 ctr 中的所有镜像
# ctr -n k8s.io images remove $(ctr -n k8s.io images list -q)
$ kubeadm config images list --kubernetes-version=1.21.3 --image-repository registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers -v 5
  # registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/kube-apiserver:v1.21.3
  # registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/kube-controller-manager:v1.21.3
  # registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/kube-scheduler:v1.21.3
  # registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/kube-proxy:v1.21.3
  # registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/pause:3.4.1
  # registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/etcd:3.4.13-0
  # registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/coredns:v1.8.0

# 手动需要单独下载的镜像
$ ctr -n k8s.io images pull registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/pause:3.2
$ ctr -n k8s.io images pull docker.io/coredns/coredns:1.8.0
$ ctr -n k8s.io images tag docker.io/coredns/coredns:1.8.0 registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/coredns:v1.8.0   # 更改镜像TAG名称
  # registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/coredns:v1.8.0
for i in $(kubeadm config images list --kubernetes-version=1.21.3 --image-repository registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers -v 5);do
  ctr -n k8s.io images pull ${i}
done

# 查看下载的镜像
$ ctr -n k8s.io images ls | grep "google_containers"

2.5 第五步,更改当前kubernetes集群的运行时 描述：编辑 /var/lib/kubelet/kubeadm-flags.env文件, 并将containerd运行时添加如下:

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# kubeadm 集群启动参数配置
$ vim /var/lib/kubelet/kubeadm-flags.env
KUBELET_KUBEADM_ARGS="--network-plugin=cni --pod-infra-container-image=registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/pause:3.2 --container-runtime=remote --container-runtime-endpoint=/run/containerd/containerd.sock"

# 重载 systemd 并重启 kubelet 服务
systemctl daemon-reload && systemctl restart kubelet

2.6 第六步, 查看containerd与kubelet服务，并查看迁移为containerd后的集群状态

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# 查看 containerd.service kubelet.service 服务状态
$ systemctl status containerd.service kubelet.service

# docker 运行的容器在moby名称空间之中
ctr -n moby c ls
  # CONTAINER                                                           IMAGE    RUNTIME
  # 1cd434f886a25798f41fbb5986a64a33e98d70d51c08f5e1e368603dad6b6c35    -        io.containerd.runtime.v1.linux
  # 262633d2cabd7e53190d0bc57f03823d12798c84e5e76a934e42cbcaa6ea12d3    -        io.containerd.runtime.v1.linux
  # 3be8bd11443ffa7f2b4f76e50495b451179cdd637786a9c7623167906e086d7b    -        io.containerd.runtime.v1.linux

# 重启机器
$ reboot

# 节点维护完后取消禁止调度，集群此时应该恢复为正常
$ kubectl uncordon master-k8s

# 验证 kubernetes 集群状态
$ kubectl get node -o wide
  # NAME         STATUS   ROLES                  AGE   VERSION   INTERNAL-IP      OS-IMAGE             KERNEL-VERSION     CONTAINER-RUNTIME
  # master-k8s   Ready    control-plane,master   94d   v1.21.3   192.168.12.111   Ubuntu 20.04.2 LTS   5.4.0-80-generic   containerd://1.4.8

# 验证 kube-system 名称空间中各个 Pods 状态
$ kubectl -n kube-system get pods
  # NAME                                       READY   STATUS    RESTARTS   AGE
  # calico-kube-controllers-69496d8b75-pgrfj   1/1     Running   1          94d
  # calico-node-fn4lf                          1/1     Running   24         94d
  # coredns-6f6b8cc4f6-2l86r                   1/1     Running   1          50m
  # coredns-6f6b8cc4f6-l6k4s                   1/1     Running   1          50m
  # etcd-master-k8s                            1/1     Running   22         47m
  # kube-apiserver-master-k8s                  1/1     Running   26         5h48m
  # kube-controller-manager-master-k8s         1/1     Running   26         5h48m
  # kube-proxy-6wrvs                           1/1     Running   1          5h47m
  # kube-scheduler-master-k8s                  1/1     Running   26         4h44m
  # metrics-server-77b878fdb-scdzx             1/1     Running   2          93d

# 此时再观察moby名称空间的容器已发现没有任何运行的容器
ctr -n moby c ls
  # CONTAINER    IMAGE    RUNTIME

# 可以在k8s.io名称空间中查看运行的容器。
ctr -n k8s.io c ls
  # CONTAINER                                                           IMAGE                                                            RUNTIME                 
  # 05f0436d528550d46227da26a5ae7539439c4dea44d3840ef5ddfdba0f718d07    registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/pause:3.2    io.containerd.runc.v2 
  ......

2.7 第七步，在kuboard将该kubernetes单节点加入到其中进行管理，并查看相应的信息

代码语言：javascript复制
# kuboard k8s集群管理管理运行 agent 的 Pod 状态
kubectl -n kuboard get pods
  # NAME                               READY   STATUS    RESTARTS   AGE
  # kuboard-agent-2-576457f758-m2mts   1/1     Running   0          46s
  # kuboard-agent-dbd689678-dgn7q      1/1     Running   0          46s

WeiyiGeek.kuboard管理k8s集群

Tips : kubernetes 集群升级其实流程大致相同，不同点在于先升级一部分工作节点，然后在升级一台Master节点，等待正常后，再升级后续节点。

代码语言：javascript复制
# (1) 将节点为可调度状态和非可调度状态
kubectl cordon master-01
kubectl uncordon master-01

# (2) 驱逐节点与恢复节点
kubectl drain master-01 --ignore-daemonsets --delete-local-data --force
kubectl undrain master-01

(3) 在迁移后创建并运行应用进一步验证集群是否正常

3.1 第一步, 准备资源清单部署指定应用

代码语言：javascript复制
tee nginx-deployment.yaml <<'EOF'
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: web-deploy
  namespace: weiyigeek
spec:
  replicas: 2
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx-test
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx-test
    spec:
      initContainers:
      - name: init-html
        image: busybox:latest
        imagePullPolicy: IfNotPresent
        command: ['sh', '-c', "echo environment;env;echo NginxWeb-v${VERSION}-${HOSTNAME} > /usr/share/nginx/html/index.html"]
        env:
        - name: "VERSION"
          value: "1.23.1"
        volumeMounts:
        - name: web
          mountPath: "/usr/share/nginx/html"
        securityContext:
          privileged: true
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:alpine
        imagePullPolicy: IfNotPresent
        ports:
        - containerPort: 80
        volumeMounts:
        - name: web
          mountPath: "/usr/share/nginx/html"
      volumes:
      - name: web
        emptyDir: {}
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx-service
  namespace: weiyigeek
  labels:
    app: nginx-test
spec:
  type: NodePort
  ports:
    - name: nginx
      port: 80
      targetPort: 80
      nodePort: 30000
      protocol: TCP
  selector:
    app: nginx-test
EOF

3.2 第二步, 利用资源清单进行部署并查看验证

代码语言：javascript复制
# (1) 利用 kubectl apply 部署 deployment 控制器
kubectl create ns weiyigeek
kubectl apply -f nginx-deployment.yaml
  # deployment.apps/web-deploy created
  # service/nginx-service created

# (2) 查看状态的nginx的pod与svc
kubectl -n weiyigeek get pod,svc -o wide
  # NAME                          READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP             NODE      
  # web-deploy-5865b8d579-8l2r5   1/1     Running   0          20s   10.99.199.52   master-k8s
  # web-deploy-5865b8d579-hbvfm   1/1     Running   0          23s   10.99.199.51   master-k8s

kubectl -n weiyigeek get -o wide
  # NAME            TYPE       CLUSTER-IP    PORT(S)        AGE     SELECTOR
  # nginx-service   NodePort   10.103.63.67  80:30000/TCP   3m27s   app=nginx-test

WeiyiGeek.nginx-deployment

至此 kubernetes 从 dockershim 运行时，迁移到 containerd.io 完毕。

0x04 入坑出坑

问题1.在迁移后发现CoreDNS 镜像下载失败

错误信息:

代码语言：javascript复制
# 镜像拉取时
ctr: failed to resolve reference "registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/coredns/coredns:v1.8.0": pull access denied, repository does not exist or may require authorization: server message: insufficient_scope: authorization failed

# 集群升级时
.....
[preflight] Some fatal errors occurred:
        [ERROR ImagePull]: failed to pull image registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/coredns:v1.8.0: output: Error response from daemon: manifest for registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/coredns:v1.8.0 not found: manifest unknown: manifest unknown
, error: exit status 1
......

解决办法:

代码语言：javascript复制
# 排除网络情况后执行如下命令拉取镜像并更改名称
$ ctr -n k8s.io images pull docker.io/coredns/coredns:1.8.0
$ ctr -n k8s.io images tag docker.io/coredns/coredns:1.8.0 registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/coredns/coredns:v1.8.0

问题2.迁移后集群中etcd pod 报kubelet Back-off restarting failed container错误

错误信息:

代码语言：javascript复制
$ kubectl -n kube-system describe pods etcd-master-k8s
  # Node-Selectors:    <none>
  # Tolerations:       :NoExecute op=Exists
  # Events:
  #   Type     Reason   Age                     From     Message
  #   ----     ------   ----                    ----     -------
  #   Normal   Pulled   6m49s (x3 over 7m40s)   kubelet  Container image "registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/etcd:3.4.13-0" already present on machine
  #   ......
  #   Warning  BackOff  2m32s (x39 over 7m40s)  kubelet  Back-off restarting failed container

问题原因: 由于 etcd 的 2380 端口被其它应用绑定占用。

代码语言：javascript复制
$ kubectl -n kube-system logs etcd-master-k8s
  # 2021-07-23 14:16:06.715553 I | embed: peerTLS: cert = /etc/kubernetes/pki/etcd/peer.crt, key = /etc/kubernetes/pki/etcd/peer.key, trusted-ca = /etc/kubernetes/pki/etcd/ca.crt, client-cert-auth = true, crl-file =
  # 2021-07-23 14:16:06.715713 C | etcdmain: listen tcp 192.168.12.111:2380: bind: address already in use

问题解决:

代码语言：javascript复制
$ ctr -n k8s.io i ls -q | grep "google_containers/etcd:3.4.13-0"
  # registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/etcd:3.4.13-0

$ netstat -anpo | grep "2380"
  # tcp        0      0 192.168.12.111:2380     0.0.0.0:*               LISTEN      1092928/etcd         off (0.00/0/0)

$ kill 1092928

问题3.查看 kubelet.service 服务中报Error syncing pod, skipping" err="failed to "StartContainer" for "kuboard-agent" with CrashLoopBackOff: "back-off 10s restarting failed错误。

错误信息:

代码语言：javascript复制
systemctl status kubelet
  # ● kubelet.service - kubelet: The Kubernetes Node Agent
    # Loaded: loaded (/lib/systemd/system/kubelet.service; enabled; 

  # Jul 24 11:57:16 weiyigeek-226 kubelet[941]: I0724 11:57:16.031316     941 scope.go:111] "RemoveContainer" containerID="a27e7e92baa85f9028f411b5cee0f8b479b3a1fa09ef672a3f15868bc18ef004"
  # Jul 24 11:57:16 weiyigeek-226 kubelet[941]: E0724 11:57:16.031885     941 pod_workers.go:190] "Error syncing pod, skipping" err="failed to "StartContainer" for "kuboard-agent" with CrashLoopBackOff: "back-off 10s restarting failed c>
  # Jul 24 11:57:19 weiyigeek-226 kubelet[941]: I0724 11:57:19.342054     941 scope.go:111] "RemoveContainer" containerID="a27e7e92baa85f9028f411b5cee0f8b479b3a1fa09ef672a3f15868bc18ef004"

解决办法: kubernetes v1.21.3 版本针对于 KUBELET_POD_INFRA_CONTAINER 配置项配置如下

代码语言：javascript复制
# 编辑 kubeadm-flags.env 文件进行修改
$ vim /var/lib/kubelet/kubeadm-flags.env
--pod-infra-container-image=registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/pause:3.4.1

问题4.在安装有Podman的机器上升级kubernetes到1.20.9时出现containernetworking-plugins conflicts with kubernetes-cni 错误

错误信息:

代码语言：javascript复制
Selecting previously unselected package kubernetes-cni.
dpkg: regarding .../kubernetes-cni_0.8.7-00_amd64.deb containing kubernetes-cni:
 containernetworking-plugins conflicts with kubernetes-cni # 关键点
  kubernetes-cni (version 0.8.7-00~conflictfree) is to be installed.

dpkg: error processing archive ./kubernetes-cni_0.8.7-00_amd64.deb (--install):
 conflicting packages - not installing kubernetes-cni
Errors were encountered while processing:
 ./kubernetes-cni_0.8.7-00_amd64.deb

问题原因：由于Podman的 containernetworking-plugins 与 kubernetes-cni 冲突导致，参考地址: https://github.com/containers/podman/issues/5296

解决版本:

代码语言：javascript复制
# podman 服务停止
systemctl stop podman.socket

# dpkg 查找与删除
dpkg -l | grep "containernetworking-plugins"
dpkg -r 

# 依赖安装
apt -f install --fix-broken
apt autoremove
容器镜像服务 数据备份 容器 etcd

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