在线升级 Kubernetes（k8s）有几个关键步骤：备份现有集群、升级控制平面组件、逐步升级工作节点、验证升级结果。备份现有集群是最关键的一步，因为它确保在升级过程中出现任何问题时，你可以还原到之前的状态。通过etcd备份，您可以保存集群的所有状态数据，从而在升级失败时快速恢复。升级控制平面组件则是确保集群的核心管理功能使用最新版本，这通常包括API server、scheduler和controller manager。逐步升级工作节点是为了保证不会对现有工作负载造成影响，而验证升级结果则是确保新版本的集群正常运行。
一、备份现有集群
在任何升级操作之前，备份现有集群的数据是至关重要的。这可以通过以下步骤来完成：
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etcd 备份：etcd 是 Kubernetes 的键值存储系统，存储了整个集群的所有数据。使用
etcdctl工具可以进行备份。具体步骤如下：ETCDCTL_API=3 etcdctl snapshot save snapshot.db \--endpoints=https://127.0.0.1:2379 \
--cacert=/etc/kubernetes/pki/etcd/ca.crt \
--cert=/etc/kubernetes/pki/etcd/server.crt \
--key=/etc/kubernetes/pki/etcd/server.key
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备份配置文件：包括所有部署清单、配置文件和任何自定义资源定义（CRD）。这些文件通常位于
/etc/kubernetes目录下。 -
备份应用数据：确保所有应用程序的数据也都备份了。可以使用
kubectl get all -o yaml > backup.yaml来备份当前状态。
二、升级控制平面组件
控制平面组件是 Kubernetes 集群的核心部分，升级这些组件需要格外小心。以下是步骤：
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下载和安装新版本的 kubeadm：这是用于初始化和管理 Kubernetes 集群的工具。
sudo apt-get update && sudo apt-get install -y kubeadm=1.xx.x-00 -
检查现有集群状态：使用
kubectl命令确保集群状态正常。kubectl get nodeskubectl get pods --all-namespaces
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升级 kubeadm：使用
kubeadm upgrade plan命令检查可以升级到的版本，然后执行升级。sudo kubeadm upgrade apply v1.xx.x -
升级 kubelet 和 kubectl：安装新版本的 kubelet 和 kubectl。
sudo apt-get update && sudo apt-get install -y kubelet=1.xx.x-00 kubectl=1.xx.x-00sudo systemctl daemon-reload
sudo systemctl restart kubelet
三、逐步升级工作节点
工作节点承载着实际的应用负载，因此需要逐步升级以避免服务中断。
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将节点标记为不可调度：这样可以确保没有新的 Pod 调度到该节点。
kubectl cordon <node-name> -
驱逐节点上的 Pod：逐步迁移节点上的 Pod 到其他节点。
kubectl drain <node-name> --ignore-daemonsets -
升级 kubeadm：在每个工作节点上执行以下命令。
sudo apt-get update && sudo apt-get install -y kubeadm=1.xx.x-00sudo kubeadm upgrade node
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升级 kubelet 和 kubectl：在每个工作节点上执行以下命令。
sudo apt-get update && sudo apt-get install -y kubelet=1.xx.x-00 kubectl=1.xx.x-00sudo systemctl daemon-reload
sudo systemctl restart kubelet
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恢复节点调度：升级完成后，将节点重新标记为可调度。
kubectl uncordon <node-name>
四、验证升级结果
升级完成后，验证集群的状态是非常重要的一步。
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检查节点状态：确保所有节点都处于
Ready状态。kubectl get nodes -
检查 Pod 状态：确保所有 Pod 都处于运行状态。
kubectl get pods --all-namespaces -
检查集群组件状态：使用
kubectl get cs命令检查控制平面组件的状态。kubectl get cs -
运行应用测试：执行一些基本的应用测试，确保所有应用程序都在新版本的集群上正常运行。
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监控日志：通过
kubectl logs命令监控关键组件的日志，确保没有异常。kubectl logs <pod-name> -
性能测试：执行性能测试，确保新版本的 Kubernetes 集群性能没有下降。
通过以上步骤，你可以在不中断服务的情况下安全地在线升级 Kubernetes 集群。每个步骤都至关重要，确保操作细致入微，避免潜在的风险。
相关问答FAQs：
Q1: 什么是Kubernetes（K8s）在线升级？
在线升级是指在不中断现有服务的情况下，对Kubernetes集群进行版本更新的过程。这一过程保证了应用程序的可用性，同时将集群的所有组件（如API服务器、调度器、控制器管理器等）升级到最新版本。K8s的在线升级通常包括控制平面和工作节点的升级。通过在线升级，用户可以享受新版本带来的改进和功能，而不会对正在运行的应用造成影响。
在进行在线升级时，建议遵循以下步骤：首先，备份集群数据和配置，以防万一出现问题。接着，更新控制平面组件，最后逐个升级工作节点。控制平面组件的升级通常采用滚动更新的方式，确保集群的高可用性。在升级过程中，可以使用Kubernetes的健康检查机制，确保每个组件在升级后都能正常工作。通过在线升级，用户不仅能保持集群的最新状态，还能减少维护窗口，提升业务的持续性。
Q2: 在线升级K8s集群需要注意哪些事项？
在进行K8s集群的在线升级时，有几个关键事项需要特别关注。首先，确保当前运行的K8s版本与目标版本之间的兼容性。K8s的版本更新通常会引入新的功能和修复，但有时也会有不兼容的变化。因此，在升级前，建议查看K8s的官方文档，了解不同版本之间的变化和注意事项。
其次，进行充分的测试是必不可少的。在生产环境中进行升级前，建议在测试环境中模拟升级过程，确保所有应用程序在新版本下能够正常运行。此外，监控集群的性能和稳定性也是至关重要的。通过监控工具，实时观察集群的状态，及时发现并解决潜在的问题。
此外，备份也是重要的一环。在进行任何升级之前，务必备份集群的数据和配置。这样，即使在升级过程中遇到问题，也可以快速恢复到之前的状态，确保业务的连续性。最后，升级的过程应尽量选择在业务低峰期进行，以减少对用户的影响。
Q3: 如何使用kubectl命令进行K8s的在线升级？
使用kubectl命令进行Kubernetes在线升级是一个常见的做法。以下是进行在线升级的一般步骤。首先，确保kubectl已经正确安装并配置好与目标集群的连接。接下来，可以使用以下命令查看当前K8s集群的版本：
kubectl version
在确认当前版本后，选择目标版本并下载相应的K8s二进制文件。升级控制平面组件时，可以使用如下命令停止相关服务：
sudo systemctl stop kubelet
然后，替换二进制文件并启动服务：
sudo cp /path/to/new/kube-apiserver /usr/local/bin/
sudo systemctl start kubelet
工作节点的升级通常采用滚动升级的方式，可以使用以下命令逐个升级节点：
kubectl drain <node-name> --ignore-daemonsets
kubectl upgrade node <node-name> --kube-version=<target-version>
kubectl uncordon <node-name>
在整个升级过程中，确保监控集群的健康状况，并及时处理任何异常情况。升级完成后，可以再次使用kubectl命令查看集群状态，确保所有组件均正常运行。
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