概述
本文介绍不使用外部负载均衡器时的控制平面冗余方案。默认指向 master-one、故障后人工修改 kubeconfig 只能提供灾备切换，不能提供 API Server 的自动高可用；etcd 多副本也不能替代 API 入口的故障转移。
场景需求
如果不部署稳定的 VIP、DNS 或负载均衡器，节点默认都指向 master-one，故障后再人工切换到其他节点。这属于带人工介入的恢复流程，切换期间 API 可能不可用。
实现方案概述
graph TB subgraph "控制平面" M1[master-one<br/>默认 API 入口] M2[master-two<br/>备用] M3[master-three<br/>备用] end subgraph "etcd 集群" E1[etcd-1] E2[etcd-2] E3[etcd-3] end subgraph "工作节点" W1[worker-1] W2[worker-2] end W1 --> M1 W2 --> M1 M1 --- E1 M2 --- E2 M3 --- E3 E1 <--> E2 E2 <--> E3 E1 <--> E3
步骤一：部署多个控制平面节点
为了获得控制平面和 etcd 的节点冗余，需要部署多个控制平面节点；但没有稳定 API 入口时，这种冗余不会自动转化为客户端的高可用。
操作步骤
- 假设当前有一个单节点（
master-one），使用 Kubeadm 初始化了集群 - 添加至少两个新的控制平面节点（例如
master-two和master-three） - 在新节点上运行
kubeadm join --control-plane，将其加入集群并部署控制平面组件
kubeadm join <master-one-ip>:6443 \
--token <token> \
--discovery-token-ca-cert-hash sha256:<hash> \
--control-plane \
--certificate-key <certificate-key>端点与证书
master-one作为 join 地址只适合初始化或临时操作。若要自动故障转移，必须在初始化时配置稳定的controlPlaneEndpoint（例如内部 VIP/LB），并确保 API Server 证书 SAN 包含该地址。
结果
控制平面组件（API Server、Controller Manager、Scheduler）在多个节点上运行，具备冗余能力。
步骤二：配置 etcd 高可用性
etcd 是 Kubernetes 的关键组件，负责存储集群的状态和配置数据。确保 etcd 高可用是实现高可用集群的核心要求。
操作步骤
- 使用 kubeadm 默认的堆叠式拓扑（stacked topology），在每个控制平面节点上运行一个 etcd 实例
- kubeadm 会自动将这些 etcd 实例配置为一个高可用的 etcd 集群
- 验证 etcd 集群状态：
kubectl get pods -n kube-system | grep etcd确保每个控制平面节点上都有一个 etcd 实例运行。
结果
etcd 集群分布在多个节点上，即使某个节点（如 master-one）故障，etcd 仍能正常工作，保证集群数据的高可用性。
步骤三：默认指向 master-one 并手动切换
默认配置
在所有节点（包括工作节点）的 /etc/kubernetes/kubelet.conf 文件中（以 kubelet 实际 --kubeconfig 参数为准），将 API 服务器地址设置为 master-one 的地址：
server: https://<master-one-ip>:6443确保集群初始化时，master-one 的地址被用作默认的 API 服务器地址。
手动切换流程
故障切换步骤
当 master-one 出现故障时，按以下步骤操作：
-
选择健康节点：选择一个健康的控制平面节点（例如
master-two） -
修改配置文件：在所有节点的
/etc/kubernetes/kubelet.conf文件中，将 API 服务器地址修改为 master-two：
server: https://<master-two-ip>:6443- 重启 kubelet 服务：
systemctl restart kubelet- 验证集群状态：
kubectl get nodes注意事项
- 手动修改配置需要逐个更新所有节点的 kubeconfig 文件，操作较繁琐
- 在切换完成前，集群可能会有短暂不可用时间
方案验证
| 验证项 | 说明 |
|---|---|
| 控制平面冗余 | 多个控制平面节点可在 master-one 故障后继续提供组件实例 |
| etcd 高可用 | etcd 集群分布在多个节点，保证数据一致性和可用性 |
| 手动切换 | 通过修改 kubeconfig 实现从 master-one 到其他节点的切换 |
局限性与建议
局限性
潜在问题
- 服务中断时间：手动切换需要人工干预，可能导致服务中断时间较长（取决于操作速度）
- 操作复杂性：在故障时需要快速准确地修改所有节点的配置，存在一定操作风险
改进建议
推荐方案
虽然您不希望使用外部负载均衡器，可以考虑在集群内部部署类似 MetalLB 的解决方案，提供自动故障转移功能，减少手动操作的复杂性和中断时间。
总结
按照此方案，不使用外部负载均衡器，可以获得控制平面和 etcd 的节点冗余，但 API 入口仍需人工切换：
- 部署多个控制平面节点，提供控制平面组件的冗余
- 配置高可用的 etcd 集群，确保数据存储的可靠性
- 默认所有节点指向 master-one，在故障时手动修改 kubeconfig 文件切换到其他节点
参考资料
返回: Kubernetes
相关文档: