关于k8s 集群版本升级的一些笔记(不能跨次要版本升级)

那认识一切而不为任何事物所认识的，就是主体 —–《作为意志和表象的世界》(第一篇 世界作为表象初论)

写在前面

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• 分享一些 K8s 集群版本升级的笔记
• 博文为根据官方文档的版本升级记录
• 以及不同组件的版本偏差要求
• 理解不足小伙伴帮忙指正

那认识一切而不为任何事物所认识的，就是主体 —–《作为意志和表象的世界》(第一篇 世界作为表象初论)

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升级 K8S集群

分享一些 基本 kubeadm 升级 K8s 集群版本的笔记， 下面为实际的升级记录，这里一定要注意，不能跨次要版本升级，可以跨补丁版本，即可以 1.26.x 升级到 1.26.y(其中 y > x+1) 或者 1.22.x 升级到 1.23.x ,不能 1.22.x 升级到 1.26.x。

Kubernetes 版本以 x.y.z 表示，其中 x 是主要版本， y 是次要版本，z 是补丁版本，遵循语义版本控制术语。

支持的版本偏差

kube-apiserver: 在高可用性(HA)集群中(可以单纯理解为多 master 节点的情况)， 最新版和最老版的 kube-apiserver 实例版本偏差最多为一个次要版本，即多个 master 节点 的 kube-apiservice 版本要求。

kubelet: kubelet 版本不能比 kube-apiserver 版本新，并且最多只可落后两个次要版本。如果 HA 集群中的 kube-apiserver 实例之间存在版本偏差，这会缩小允许的 kubelet 版本范围。

kube-controller-manager、kube-scheduler 和 cloud-controller-manager: kube-controller-manager、kube-scheduler 和 cloud-controller-manager 不能比与它们通信的 kube-apiserver 实例新。 它们应该与 kube-apiserver 次要版本相匹配，但可能最多旧一个次要版本。

kubectl:kubectl 在 kube-apiserver 的一个次要版本(较旧或较新)中支持。

kube-proxy: kube-proxy 和节点上的 kubelet 必须是相同的次要版本。kube-proxy 版本不能比 kube-apiserver 版本新。kube-proxy 最多只能比 kube-apiserver 落后两个次要版本。

升级工作的基本流程如下

• 升级 master 所有节点
• 升级 node 所有节点

这里升级版本为 1.21.1 升级 1.22.2 ，下面为具体的升级步骤，实际操作一般以官方文档为准，尤其涉及一些重大版本变更，比如 1.23 之后不支持 docker ，只能使用 containerd，还用 docker 的话只能添加垫片之类的东西。如果升级版本太低不被支持，只能找其他相关资料。 版本迭代很快，虽然旧版本也一直在维护。还是建议有稳定版本就升级。

确定要升级到哪个版本

┌──[root@vms81.liruilongs.github.io]-[~]
└─$yum list --showduplicates kubeadm --disableexcludes=kubernetes
# 在列表中查找最新的 1.22 版本
# 它看起来应该是 1.22.x-0，其中 x 是最新的补丁版本

现有环境

┌──[root@vms81.liruilongs.github.io]-[~/ansible]
└─$kubectl get nodes
NAME                         STATUS     ROLES                  AGE   VERSION
vms81.liruilongs.github.io   NotReady   control-plane,master   11m   v1.21.1
vms82.liruilongs.github.io   NotReady   <none>                 12s   v1.21.1
vms83.liruilongs.github.io   NotReady   <none>                 11s   v1.21.1
┌──[root@vms81.liruilongs.github.io]-[~/ansible]
└─$

升级 master

控制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。 即管理员使用的 kubeconfig 证书文件

执行 “kubeadm upgrade”

升级 kubeadm：

# 用最新的补丁版本号替换 1.22.x-0 中的 x
┌──[root@vms81.liruilongs.github.io]-[~]
└─$yum install -y kubeadm-1.22.2-0 -`·`-disableexcludes=kubernetes

验证下载操作正常，并且 kubeadm 版本正确：

┌──[root@vms81.liruilongs.github.io]-[~]
└─$kubeadm version
kubeadm version: &version.Info{Major:"1", Minor:"22", GitVersion:"v1.22.2", GitCommit:"8b5a19147530eaac9476b0ab82980b4088bbc1b2", GitTreeState:"clean", BuildDate:"2021-09-15T21:37:34Z", GoVersion:"go1.16.8", Compiler:"gc", Platform:"linux/amd64"}

验证升级计划：

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。

┌──[root@vms81.liruilongs.github.io]-[~]
└─$kubeadm upgrade plan
[upgrade/config] Making sure the configuration is correct:
[upgrade/config] Reading configuration from the cluster...
[upgrade/config] FYI: You can look at this config file with 'kubectl -n kube-system get cm kubeadm-config -o yaml'
[preflight] Running pre-flight checks.
[upgrade] Running cluster health checks
[upgrade] Fetching available versions to upgrade to
[upgrade/versions] Cluster version: v1.21.1
[upgrade/versions] kubeadm version: v1.22.2
[upgrade/versions] Target version: v1.22.2
[upgrade/versions] Latest version in the v1.21 series: v1.21.5
................

选择要升级到的目标版本，运行合适的命令

┌──[root@vms81.liruilongs.github.io]-[~]
└─$sudo kubeadm upgrade apply v1.22.2
............
upgrade/successful] SUCCESS! Your cluster was upgraded to "v1.22.2". Enjoy!

[upgrade/kubelet] Now that your control plane is upgraded, please proceed with upgrading your kubelets if you haven't already done so.
┌──[root@vms81.liruilongs.github.io]-[~]
└─$

k8s 官网提到这里需要升级 CNI 组件，这里要根据实际情况具体分析， 当前不需要。这里如果有其他的 master 节点 ，则需要运行 sudo kubeadm upgrade node

设置进入维护模式

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：

# 将 <node-to-drain> 替换为你要腾空的控制面节点名称
#kubectl drain <node-to-drain> --ignore-daemonsets
┌──[root@vms81.liruilongs.github.io]-[~]
└─$kubectl drain vms81.liruilongs.github.io --ignore-daemonsets
┌──[root@vms81.liruilongs.github.io]-[~]
└─$

升级 kubelet 和 kubectl

# 用最新的补丁版本号替换 1.22.x-00 中的 x
#yum install -y kubelet-1.22.x-0 kubectl-1.22.x-0 --disableexcludes=kubernetes
┌──[root@vms81.liruilongs.github.io]-[~]
└─$yum install -y kubelet-1.22.2-0 kubectl-1.22.2-0 --disableexcludes=kubernetes

重启 kubelet

┌──[root@vms81.liruilongs.github.io]-[~]
└─$sudo systemctl daemon-reload
┌──[root@vms81.liruilongs.github.io]-[~]
└─$sudo systemctl restart kubelet

解除节点的保护

┌──[root@vms81.liruilongs.github.io]-[~]
└─$kubectl uncordon vms81.liruilongs.github.io
node/vms81.liruilongs.github.io uncordoned

master 节点版本以已经替换

┌──[root@vms81.liruilongs.github.io]-[~]
└─$kubectl get nodes
NAME                         STATUS     ROLES                  AGE   VERSION
vms81.liruilongs.github.io   Ready      control-plane,master   11d   v1.22.2
vms82.liruilongs.github.io   NotReady   <none>                 11d   v1.21.1
vms83.liruilongs.github.io   Ready      <none>                 11d   v1.21.1
┌──[root@vms81.liruilongs.github.io]-[~]
└─$

升级工作节点 Node

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

┌──[root@vms81.liruilongs.github.io]-[~/ansible]
└─$ansible node -a "yum install -y kubeadm-1.22.2-0 --disableexcludes=kubernetes"
┌──[root@vms81.liruilongs.github.io]-[~/ansible]
└─$ansible node -a "sudo kubeadm upgrade node" # 执行 "kubeadm upgrade"  对于工作节点，下面的命令会升级本地的 kubelet 配置：
┌──[root@vms81.liruilongs.github.io]-[~/ansible]
└─$kubectl get nodes
NAME                         STATUS                     ROLES                  AGE   VERSION
vms81.liruilongs.github.io   Ready                      control-plane,master   12d   v1.22.2
vms82.liruilongs.github.io   Ready                      <none>                 12d   v1.21.1
vms83.liruilongs.github.io   Ready,SchedulingDisabled   <none>                 12d   v1.22.2

腾空节点,设置维护状态

┌──[root@vms81.liruilongs.github.io]-[~/ansible]
└─$kubectl drain vms82.liruilongs.github.io --ignore-daemonsets
node/vms82.liruilongs.github.io cordoned
WARNING: ignoring DaemonSet-managed Pods: kube-system/calico-node-ntm7v, kube-system/kube-proxy-nzm24
node/vms82.liruilongs.github.io drained

升级 kubelet 和 kubectl

┌──[root@vms81.liruilongs.github.io]-[~/ansible]
└─$ansible 192.168.26.82 -a "yum install -y kubelet-1.22.2-0 kubectl-1.22.2-0 --disableexcludes=kubernetes"

重启 kubelet

┌──[root@vms81.liruilongs.github.io]-[~/ansible]
└─$ansible 192.168.26.82 -a "systemctl daemon-reload"
192.168.26.82 | CHANGED | rc=0 >>

┌──[root@vms81.liruilongs.github.io]-[~/ansible]
└─$ansible 192.168.26.82 -a "systemctl restart kubelet"
192.168.26.82 | CHANGED | rc=0 >>

┌──[root@vms81.liruilongs.github.io]-[~/ansible]
└─$kubectl get nodes
NAME                         STATUS                     ROLES                  AGE   VERSION
vms81.liruilongs.github.io   Ready                      control-plane,master   13d   v1.22.2
vms82.liruilongs.github.io   Ready,SchedulingDisabled   <none>                 13d   v1.22.2
vms83.liruilongs.github.io   Ready,SchedulingDisabled   <none>                 13d   v1.22.2

取消对节点的保护

┌──[root@vms81.liruilongs.github.io]-[~]
└─$kubectl uncordon vms82.liruilongs.github.io
node/vms82.liruilongs.github.io uncordoned
┌──[root@vms81.liruilongs.github.io]-[~]
└─$kubectl uncordon vms83.liruilongs.github.io
node/vms83.liruilongs.github.io uncordoned
┌──[root@vms81.liruilongs.github.io]-[~]
└─$kubectl get nodes
NAME                         STATUS   ROLES                  AGE   VERSION
vms81.liruilongs.github.io   Ready    control-plane,master   13d   v1.22.2
vms82.liruilongs.github.io   Ready    <none>                 13d   v1.22.2
vms83.liruilongs.github.io   Ready    <none>                 13d   v1.22.2
┌──[root@vms81.liruilongs.github.io]-[~]
└─$

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。

博文参考

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

https://kubernetes.io/zh-cn/releases/version-skew-policy/#kube-controller-manager-kube-scheduler-and-cloud-controller-manager