操作 Kubernetes 中的 etcd 集群

2024-08-15 本文已影响0人 87d6dc4b11a7

etcd 是一致且高可用的键值存储，用作 Kubernetes 所有集群数据的后台数据库。

etcd 是一个基于主节点（Leader-Based）的分布式系统。确保主节点定期向所有从节点发送心跳，以保持集群稳定。
运行的 etcd 集群成员个数应为奇数。
确保不发生资源不足。

集群的性能和稳定性对网络和磁盘 I/O 非常敏感。任何资源匮乏都会导致心跳超时，从而导致集群的不稳定。不稳定的情况表明没有选出任何主节点。在这种情况下，集群不能对其当前状态进行任何更改，这意味着不能调度新的 Pod。
https://etcd.io/docs/v3.6/op-guide/hardware/#example-hardware-configurations

使用堆叠（stacked）控制平面节点，其中 etcd 节点与控制平面节点共存
使用外部 etcd 节点，其中 etcd 在与控制平面不同的节点上运行

默认情况下，kubeadm 在每个控制平面节点上运行一个本地 etcd 实例。也可以使用外部的 etcd 集群，并在不同的主机上提供 etcd 实例。

etcdctl 和 etcdutl

etcdctl 和 etcdutl 是用于与 etcd 集群交互的命令行工具，但它们有不同的用途：

etcdctl：这是通过网络与 etcd 交互的主要命令行客户端。它用于日常操作，比如管理键值对、管理集群、检查健康状态等。
etcdutl：这是一个被设计用来直接操作 etcd 数据文件的管理工具，包括跨 etcd 版本迁移数据、数据库碎片整理、恢复快照和验证数据一致性等操作。对于网络操作，你应使用 etcdctl。

启动 etcd 集群

单节点 etcd 集群

只为测试目的使用单节点 etcd 集群。
1、运行以下命令：

etcd --listen-client-urls=http://$PRIVATE_IP:2379 \
   --advertise-client-urls=http://$PRIVATE_IP:2379

2、使用参数 --etcd-servers=$PRIVATE_IP:2379 启动 Kubernetes API 服务器。

# /etc/kubernetes/manifests/kube-apiserver.yaml

spec:
  containers:
  - command:
    - kube-apiserver
    - --etcd-cafile=/etc/ssl/etcd/ssl/ca.pem
    - --etcd-certfile=/etc/ssl/etcd/ssl/node-shawn-virtual-machine.pem
    - --etcd-keyfile=/etc/ssl/etcd/ssl/node-shawn-virtual-machine-key.pem
    - --etcd-servers=https://192.168.17.18:2379

多节点 etcd 集群

出于耐用性和高可用性考量，在生产环境中应以多节点集群的方式运行 etcd，并且定期备份。建议在生产环境中使用五个成员的集群。
考虑运行以下客户端 URL 的五个成员的 etcd 集群：http://$IP1:2379、 http://$IP2:2379、http://$IP3:2379、http://$IP4:2379 和 http://$IP5:2379。要启动 Kubernetes API 服务器：
1、运行以下命令：

etcd --listen-client-urls=http://$IP1:2379,http://$IP2:2379,http://$IP3:2379,http://$IP4:2379,http://$IP5:2379 --advertise-client-urls=http://$IP1:2379,http://$IP2:2379,http://$IP3:2379,http://$IP4:2379,http://$IP5:2379

2、使用参数 --etcd-servers=$IP1:2379,$IP2:2379,$IP3:2379,$IP4:2379,$IP5:2379 启动 Kubernetes API 服务器。

加固 etcd 集群

通过生成密钥和证书对来建立安全的通信通道。例如，使用密钥对 peer.key 和 peer.cert 来保护 etcd 成员之间的通信，而 client.key 和 client.cert 用于保护 etcd 与其客户端之间的通信。

安全通信

要使用安全客户端通信对 etcd 进行配置，请指定参数 --key-file=k8sclient.key 和 --cert-file=k8sclient.cert，并使用 HTTPS 作为 URL 模式。使用安全通信的客户端命令的示例：

ETCDCTL_API=3 etcdctl --endpoints 192.168.17.18:2379 \
  --cert=/etc/ssl/etcd/ssl/node-shawn-virtual-machine.pem \
  --key=/etc/ssl/etcd/ssl/node-shawn-virtual-machine-key.pem \
  --cacert=/etc/ssl/etcd/ssl/ca.pem \
  member list

image.png

替换失败的 etcd 成员

etcd 集群通过容忍少数成员故障实现高可用性。但是，要改善集群的整体健康状况，请立即替换失败的成员。当多个成员失败时，逐个替换它们。替换失败成员需要两个步骤：删除失败成员和添加新成员。

备份 etcd 集群

所有 Kubernetes 对象都存储在 etcd 中。
备份 etcd 集群可以通过两种方式完成：etcd 内置快照和卷快照。

内置快照

ETCDCTL_API=3 etcdctl --endpoints=https://127.0.0.1:2379 \
  --cacert=<trusted-ca-file> --cert=<cert-file> --key=<key-file> \
  snapshot save <backup-file-location>

ETCDCTL_API=3 etcdctl --endpoints 192.168.17.18:2379 \
  --cert=/etc/ssl/etcd/ssl/node-shawn-virtual-machine.pem \
  --key=/etc/ssl/etcd/ssl/node-shawn-virtual-machine-key.pem \
  --cacert=/etc/ssl/etcd/ssl/ca.pem \
  snapshot save /root/tmp/snapshot.db

使用 etcdutl 工具来验证快照：

etcdutl --write-out=table snapshot status snapshot.db

此命令应该生成类似于下例的输出：

+----------+----------+------------+------------+
|   HASH   | REVISION | TOTAL KEYS | TOTAL SIZE |
+----------+----------+------------+------------+
| c5a93cce |    12534 |        978 |     3.8 MB |
+----------+----------+------------+------------+

卷快照

定期备份 etcd。kubeadm 配置的 etcd 数据目录位于控制平面节点上的 /var/lib/etcd 中。

恢复 etcd 集群

在使用 etcdutl 恢复集群时，使用 --data-dir 选项来指定集群应被恢复到哪个文件夹。

etcdutl --data-dir <data-dir-location> snapshot restore snapshot.db

如果 <data-dir-location> 与之前的文件夹相同，请先删除此文件夹并停止 etcd 进程，再恢复集群。否则，需要在恢复后更改 etcd 配置并重新启动 etcd 进程才能使用新的数据目录。

https://kubernetes.io/zh-cn/docs/tasks/administer-cluster/configure-upgrade-etcd/