升级 kubeadm 集群

本页介绍如何将 kubeadm 创建的 Kubernetes 集群从 1.20.x 版本 升级到 1.21.x 版本以及从 1.21.x 升级到 1.21.y（其中 y > x）。略过次版本号的升级是 不被支持的。

要查看 kubeadm 创建的有关旧版本集群升级的信息，请参考以下页面：

升级工作的基本流程如下：

  1. 升级主控制平面节点
  2. 升级其他控制平面节点
  3. 升级工作节点

准备开始

  • 务必仔细认真阅读发行说明。
  • 集群应使用静态的控制平面和 etcd Pod 或者外部 etcd。
  • 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。 kubeadm upgrade 不会影响你的工作负载，只会涉及 Kubernetes 内部的组件，但备份终究是好的。
  • 必须禁用交换分区。

附加信息

  • 在对 kubelet 作次版本升版时需要腾空节点。 对于控制面节点，其上可能运行着 CoreDNS Pods 或者其它非常重要的负载。
  • 升级后，因为容器规约的哈希值已更改，所有容器都会被重新启动。

确定要升级到哪个版本

使用操作系统的包管理器找到最新的稳定 1.21：

  1. apt update
  2. apt-cache policy kubeadm
  3. # 在列表中查找最新的 1.21 版本
  4. # 它看起来应该是 1.21.x-00，其中 x 是最新的补丁版本
  1. yum list --showduplicates kubeadm --disableexcludes=kubernetes
  2. # 在列表中查找最新的 1.21 版本
  3. # 它看起来应该是 1.21.x-0，其中 x 是最新的补丁版本

升级控制平面节点

控制面节点上的升级过程应该每次处理一个节点。 首先选择一个要先行升级的控制面节点。该节点上必须拥有 /etc/kubernetes/admin.conf 文件。

执行 “kubeadm upgrade”

升级第一个控制面节点

  1. # 用最新的补丁版本号替换 1.21.x-00 中的 x
  2. apt-mark unhold kubeadm && \
  3. apt-get update && apt-get install -y kubeadm=1.21.x-00 && \
  4. apt-mark hold kubeadm
  5. -
  6. # 从 apt-get 1.1 版本起，你也可以使用下面的方法
  7. apt-get update && \
  8. apt-get install -y --allow-change-held-packages kubeadm=1.21.x-00
  1. # 用最新的补丁版本号替换 1.21.x-0 中的 x
  2. yum install -y kubeadm-1.21.x-0 --disableexcludes=kubernetes

  • 验证下载操作正常，并且 kubeadm 版本正确：

    1. kubeadm version

  • 验证升级计划：

    1. kubeadm upgrade plan

    此命令检查你的集群是否可被升级，并取回你要升级的目标版本。 命令也会显示一个包含组件配置版本状态的表格。

    说明：

    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。 更多的信息，可参阅证书管理指南。

    说明：

    如果 kubeadm upgrade plan 给出任何需要手动升级的组件配置，用户必须 通过 --config 命令行标志向 kubeadm upgrade apply 命令提供替代的配置文件。 如果不这样做，kubeadm upgrade apply 会出错并退出，不再执行升级操作。

选择要升级到的目标版本，运行合适的命令。例如：

  1. # 将 x 替换为你为此次升级所选择的补丁版本号
  2. sudo kubeadm upgrade apply v1.21.x

一旦该命令结束，你应该会看到：

  1. [upgrade/successful] SUCCESS! Your cluster was upgraded to "v1.21.x". Enjoy!
  3. [upgrade/kubelet] Now that your control plane is upgraded, please proceed with upgrading your kubelets if you haven't already done so.

  • 手动升级你的 CNI 驱动插件。

    你的容器网络接口（CNI）驱动应该提供了程序自身的升级说明。 参阅插件页面查找你的 CNI 驱动， 并查看是否需要其他升级步骤。

    如果 CNI 驱动作为 DaemonSet 运行，则在其他控制平面节点上不需要此步骤。

对于其它控制面节点

与第一个控制面节点相同，但是使用：

  1. sudo kubeadm upgrade node

而不是：

  1. sudo kubeadm upgrade apply

此外，不需要执行 kubeadm upgrade plan 和更新 CNI 驱动插件的操作。

腾空节点

  • 通过将节点标记为不可调度并腾空节点为节点作升级准备：

    1. # 将 <node-to-drain> 替换为你要腾空的控制面节点名称
    2. kubectl drain <node-to-drain> --ignore-daemonsets

升级 kubelet 和 kubectl

  • 升级 kubelet 和 kubectl

    1.   # 用最新的补丁版本替换 1.21.x-00 中的 x
    2.   apt-mark unhold kubelet kubectl && \
    3.   apt-get update && apt-get install -y kubelet=1.21.x-00 kubectl=1.21.x-00 && \
    4.   apt-mark hold kubelet kubectl
    5.   - 
    6.   # 从 apt-get 的 1.1 版本开始，你也可以使用下面的方法：
    7.   apt-get update && \
    8.   apt-get install -y --allow-change-held-packages kubelet=1.21.x-00 kubectl=1.21.x-00
    2.   # 用最新的补丁版本号替换 1.21.x-00 中的 x
    3.   yum install -y kubelet-1.21.x-0 kubectl-1.21.x-0 --disableexcludes=kubernetes

  • 重启 kubelet

    1. sudo systemctl daemon-reload
    2. sudo systemctl restart kubelet

解除节点的保护

  • 通过将节点标记为可调度，让其重新上线：

    1. # 将 <node-to-drain> 替换为你的节点名称
    2. kubectl uncordon <node-to-drain>

升级工作节点

工作节点上的升级过程应该一次执行一个节点，或者一次执行几个节点， 以不影响运行工作负载所需的最小容量。

升级 kubeadm

  • 升级 kubeadm：

    1. # 将 1.21.x-00 中的 x 替换为最新的补丁版本号
    2. apt-mark unhold kubeadm && \
    3. apt-get update && apt-get install -y kubeadm=1.21.x-00 && \
    4. apt-mark hold kubeadm
    5. - 
    6. # 从 apt-get 的 1.1 版本开始，你也可以使用下面的方法：
    7. apt-get update && \
    8. apt-get install -y --allow-change-held-packages kubeadm=1.21.x-00
    1. # 用最新的补丁版本替换 1.21.x-00 中的 x
    2. yum install -y kubeadm-1.21.x-0 --disableexcludes=kubernetes

执行 “kubeadm upgrade”

  • 对于工作节点，下面的命令会升级本地的 kubelet 配置：

    1. sudo kubeadm upgrade node

腾空节点

  • 将节点标记为不可调度并驱逐所有负载，准备节点的维护：

    1. # 将 <node-to-drain> 替换为你正在腾空的节点的名称
    2. kubectl drain <node-to-drain> --ignore-daemonsets

升级 kubelet 和 kubectl

  • 升级 kubelet 和 kubectl：

    1. # 将 1.21.x-00 中的 x 替换为最新的补丁版本
    2. apt-mark unhold kubelet kubectl && \
    3. apt-get update && apt-get install -y kubelet=1.21.x-00 kubectl=1.21.x-00 && \
    4. apt-mark hold kubelet kubectl
    6. # 从 apt-get 的 1.1 版本开始，你也可以使用下面的方法：
    8. apt-get update && \
    9. apt-get install -y --allow-change-held-packages kubelet=1.21.x-00 kubectl=1.21.x-00
    1. # 将 1.21.x-0 x 替换为最新的补丁版本
    2. yum install -y kubelet-1.21.x-0 kubectl-1.21.x-0 --disableexcludes=kubernetes

  • 重启 kubelet

    1. sudo systemctl daemon-reload
    2. sudo systemctl restart kubelet

取消对节点的保护

  • 通过将节点标记为可调度，让节点重新上线:

    1. # 将 <node-to-drain> 替换为当前节点的名称
    2. kubectl uncordon <node-to-drain>

验证集群的状态

在所有节点上升级 kubelet 后，通过从 kubectl 可以访问集群的任何位置运行以下命令， 验证所有节点是否再次可用：

  1. kubectl get nodes

STATUS 应显示所有节点为 Ready 状态，并且版本号已经被更新。

从故障状态恢复

如果 kubeadm upgrade 失败并且没有回滚，例如由于执行期间节点意外关闭， 你可以再次运行 kubeadm upgrade。 此命令是幂等的，并最终确保实际状态是你声明的期望状态。 要从故障状态恢复，你还可以运行 kubeadm upgrade --force 而无需更改集群正在运行的版本。

在升级期间，kubeadm 向 /etc/kubernetes/tmp 目录下的如下备份文件夹写入数据：

  • kubeadm-backup-etcd-<date>-<time>
  • kubeadm-backup-manifests-<date>-<time>

kubeadm-backup-etcd 包含当前控制面节点本地 etcd 成员数据的备份。 如果 etcd 升级失败并且自动回滚也无法修复，则可以将此文件夹中的内容复制到 /var/lib/etcd 进行手工修复。如果使用的是外部的 etcd，则此备份文件夹为空。

kubeadm-backup-manifests 包含当前控制面节点的静态 Pod 清单文件的备份版本。 如果升级失败并且无法自动回滚，则此文件夹中的内容可以复制到 /etc/kubernetes/manifests 目录实现手工恢复。 如果由于某些原因，在升级前后某个组件的清单未发生变化，则 kubeadm 也不会为之 生成备份版本。

工作原理

kubeadm upgrade apply 做了以下工作：

  • 检查你的集群是否处于可升级状态:
    • API 服务器是可访问的
    • 所有节点处于 Ready 状态
    • 控制面是健康的
  • 强制执行版本偏差策略。
  • 确保控制面的镜像是可用的或可拉取到服务器上。
  • 如果组件配置要求版本升级，则生成替代配置与/或使用用户提供的覆盖版本配置。
  • 升级控制面组件或回滚（如果其中任何一个组件无法启动）。
  • 应用新的 CoreDNS 和 kube-proxy 清单，并强制创建所有必需的 RBAC 规则。
  • 如果旧文件在 180 天后过期，将创建 API 服务器的新证书和密钥文件并备份旧文件。

kubeadm upgrade node 在其他控制平节点上执行以下操作：

  • 从集群中获取 kubeadm ClusterConfiguration。
  • （可选操作）备份 kube-apiserver 证书。
  • 升级控制平面组件的静态 Pod 清单。
  • 为本节点升级 kubelet 配置

kubeadm upgrade node 在工作节点上完成以下工作：

  • 从集群取回 kubeadm ClusterConfiguration。
  • 为本节点升级 kubelet 配置。