Debian上Kubernetes集群的升级与维护指南
一 升级前准备
- 备份关键数据与配置：对应用层数据库、持久化卷数据、集群配置与清单进行备份；如使用etcd，按官方流程进行快照备份。升级前确保集群处于健康状态。
- 检查版本与升级路径：使用kubeadm upgrade plan查看可升级版本与差异；Kubernetes通常支持跨一个大版本升级（如1.19.x → 1.20.x），不支持跨多个大版本，也不支持大版本内的任意小版本跳跃。
- 系统与环境：确保已禁用 Swap；核对节点时间同步、内核与网络策略；准备好容器运行时（如containerd）与新版本兼容的CNI 插件版本。
- 维护窗口与容量：规划维护窗口，确保升级期间有足够的节点容量承接被驱逐的工作负载；对单节点集群需特别谨慎。
- 组件兼容性预检：梳理集群内的Ingress、HPA、CSI、监控/日志等组件的版本兼容矩阵，必要时先行升级或调整清单。
二 升级顺序与核心步骤
- 查看与锁定版本：在 Debian 上用 APT 查询可用补丁版本（如：apt-cache madison kubeadm），并锁定将要安装的 kubelet/kubeadm/kubectl 版本，避免误升级。
- 升级第一个控制面节点：
- 升级 kubeadm（apt-mark unhold → apt-get install → apt-mark hold）；
- 执行kubeadm upgrade plan确认可升级版本与变更；
- 执行kubeadm upgrade apply v<目标版本>；
- 如提示需手动升级组件配置，按提示提供配置文件；
- 注意 kubeadm 会自动为控制面临时证书续期（如需跳过可用**–certificate-renewal=false**）。
- 升级其余控制面节点：在每个控制面节点执行kubeadm upgrade node（无需再执行 plan 与 CNI 升级）。
- 升级 kubelet 与 kubectl（控制面与工作节点）：
- 腾空节点：kubectl drain --ignore-daemonsets；
- 升级 kubelet/kubectl 包并重启：systemctl daemon-reload && systemctl restart kubelet；
- 解除封锁：kubectl uncordon ；
- 验证 kubelet 状态：systemctl status kubelet 或 journalctl -xeu kubelet。
- 升级工作节点：按“腾空 → 升级 kubelet/kubectl → 重启 → 解除封锁”的流程逐个或分批进行，确保业务容量不受影响。
- 升级 CNI 插件：按所用 CNI 的官方说明升级（如 Calico/Flannel/Cilium）；若以 DaemonSet 方式运行，通常控制面节点升级后无需重复此步骤。
三 升级后验证与常见问题处理
- 版本与节点状态：kubectl version 确认客户端/服务端版本；kubectl get nodes 检查所有节点Ready；kubectl get pods -A 观察系统组件与业务 Pod 是否恢复。
- 证书与配置：确认 kubelet 重启成功、证书已按预期续期（或按需保留原证书策略）；检查 kube-proxy、CoreDNS 等关键组件镜像与配置是否更新。
- API 与清单兼容性：升级后控制面会采用新版本支持的最新 API 版本；若集群存在旧 API（如 extensions/v1beta1 的 Ingress、apps/v1beta1 的 Deployment 被 HPA 引用），需提前用kubectl convert或 patch 调整为 networking.k8s.io/v1 与 apps/v1，避免 HPA/Ingress 失效。
- 工作负载行为：由于容器规约哈希变化，升级过程中被驱逐的 Pod 会被重建；对有状态或挂载独享卷的负载，确保存储可随 Pod 迁移或具备合适的迁移/重建策略。
四 日常维护要点
- 版本与补丁管理：为 kubelet/kubeadm/kubectl 设置版本固定策略（apt-mark hold），定期在测试环境验证后再滚动到生产；遵循“先 Master、后 Node”与“一次一个小版本”的节奏。
- 节点生命周期：对节点进行cordon/drain/uncordon维护；对系统 DaemonSet 设置合适的tolerations，避免被误驱逐。
- 组件与插件：定期升级 CNI、CSI、Ingress Controller、HPA 指标源、监控/日志等组件，保持与 Kubernetes 版本的兼容矩阵一致。
- 容量与自愈：配置资源请求/限制与PodDisruptionBudget，保留足够的节点余量应对升级与故障；对关键业务使用拓扑分散与反亲和提升可用性。
- 变更与回滚预案：任何升级前准备回滚方案（如快照/备份、旧版本包与清单留存、维护窗口与回滚触发条件），并在变更后持续观察关键指标与日志。