Kubernetes v1.19版有哪些更新

发布时间：2021-12-31 17:25:01 作者：柒染
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# Kubernetes v1.19版有哪些更新

## 概述

Kubernetes 1.19版本于2020年8月26日正式发布，这是2020年发布的第二个大版本。此版本带来了多项重要改进，包括稳定性增强、存储功能优化、API变更以及多项Alpha/Beta功能的推进。作为CNCF毕业项目，Kubernetes继续巩固其作为容器编排领域事实标准的地位。本文将全面解析v1.19的核心更新内容。

## 主要特性概览

### 版本亮点
- **发布周期延长**：首个采用延长发布周期（约20周）的版本
- **稳定性优先**：超过30个功能进入稳定阶段
- **存储增强**：CSI迁移和卷快照功能取得重大进展
- **API改进**：Ingress API进入v1版本
- **安全强化**：kubelet证书轮换默认启用

### 版本统计
- **合并PR数量**：1,911个
- **参与贡献者**：超过1,000人
- **新增功能**：34个增强功能（11个稳定、16个Beta、7个Alpha）

## API变更与核心功能

### 稳定版功能

#### 1. Ingress API正式GA
```yaml
apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: Ingress
metadata:
  name: example-ingress
spec:
  rules:
  - host: example.com
    http:
      paths:
      - path: /testpath
        pathType: Prefix
        backend:
          service:
            name: test
            port:
              number: 80

关键改进： - 标准化pathType定义（Exact/Prefix/ImplementationSpecific） - 正式废弃extensions/v1beta1和networking.k8s.io/v1beta1 - 要求明确指定后端服务端口号

2. kubelet客户端证书轮换（默认启用）

# 查看当前证书配置
kubelet --rotate-certificates=true --cert-dir=/var/lib/kubelet/pki

安全优势： - 自动轮换过期的客户端证书 - 减少人工干预需求 - 符合安全合规要求

Beta版功能

1. CSI卷快照

apiVersion: snapshot.storage.k8s.io/v1beta1
kind: VolumeSnapshot
metadata:
  name: db-snapshot
spec:
  volumeSnapshotClassName: csi-aws-vsc
  source:
    persistentVolumeClaimName: db-pvc

核心能力： - 标准化跨存储提供商的快照操作 - 支持创建/删除/恢复快照 - AWS EBS、GCE PD等主要驱动已完成实现

2. 节点拓扑管理器

# 节点配置示例
kubelet --topology-manager-policy=best-effort

策略选项： - none（默认） - best-effort - restricted - single-numa-node

Alpha版功能

1. 结构化日志

// 新日志格式示例
klog.InfoS("Pod status updated", "pod", klog.KObj(pod), "status", status)

优势： - 支持日志字段解析和过滤 - 便于与日志分析系统集成 - 计划在v1.20转为Beta

2. 不可变ConfigMap/Secret

apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
  name: app-config
immutable: true
data:
  config.properties: |
    ...

安全价值： - 防止关键配置被意外修改 - 减少kube-apiserver负载 - 提升性能（无需watch变更）

存储增强

CSI迁移核心进展

已支持插件： - AWS EBS - GCE PD - Azure Disk - Ceph RBD

迁移状态：

# 启用迁移功能
kube-controller-manager --feature-gates=CSIMigrationAWS=true,CSIMigrationGCE=true

优势： - 逐步替代in-tree卷驱动 - 统一存储扩展架构 - 加速新功能开发节奏

卷健康监控（Alpha）

apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: app-data
  annotations:
    volume.kubernetes.io/storage-condition: '{"status":"True","type":"FilesystemResizing"}'

监控能力： - 检测文件系统扩容需求 - 报告卷异常状态 - 未来将扩展更多健康指标

网络改进

IPv4/IPv6双栈（Beta）

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: dualstack-svc
spec:
  ipFamilyPolicy: RequireDualStack
  ipFamilies:
  - IPv6
  - IPv4
  selector:
    app: web
  ports:
  - protocol: TCP
    port: 80

配置要点： - 需集群启用IPv6DualStack特性门控 - 支持Pod和Service双栈 - 逐步实现全栈双协议支持

Kube-Proxy改进

变化项： - 移除–masquerade-all选项 - 优化iptables模式性能 - ipvs模式稳定性增强

调度器增强

节点资源均衡（Beta）

apiVersion: kubescheduler.config.k8s.io/v1beta1
kind: KubeSchedulerConfiguration
profiles:
  - pluginConfig:
      - name: NodeResourcesBalancedAllocation
        args:
          resources:
          - name: cpu
            weight: 1
          - name: memory
            weight: 1

调度策略： - 平衡CPU/内存等资源分配 - 防止节点单一资源过载 - 可配置资源权重

调度框架扩展

新增插件点： - PreFilter扩展点 - Score扩展点支持权重配置 - 增强插件开发灵活性

安全增强

BoundServiceAccountTokenVolume（Beta）

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: token-test
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx
    volumeMounts:
    - mountPath: /var/run/secrets/tokens
      name: bound-token
  volumes:
  - name: bound-token
    projected:
      sources:
      - serviceAccountToken:
          path: token
          expirationSeconds: 3600

安全特性： - 短生命周期令牌（默认1小时） - 令牌与Pod生命周期绑定 - 减少凭证泄露风险

AppArmor加载器（Alpha）

annotations:
  container.apparmor.security.beta.kubernetes.io/main: localhost/custom-profile

工作流程： 1. 节点预加载配置文件 2. 通过注解关联Pod 3. 运行时强制执行安全策略

命令行工具改进

kubectl debug（Beta）

# 调试运行中的Pod
kubectl debug -it podname --image=busybox --target=container-name

使用场景： - 诊断问题容器 - 临时附加调试工具 - 不影响原容器运行

kubeadm更新

重要变更： - 默认使用control-plane节点角色标签 - 改进证书管理流程 - 支持配置双栈服务网络

# 初始化双栈集群
kubeadm init --pod-network-cidr=10.244.0.0/16,2001:db8:42:0::/56

运行时与节点特性

容器运行时接口(CRI)改进

变化点： - 正式废弃Docker shim支持时间表 - 增强containerd集成 - 优化CRI资源统计接口

节点优雅关闭（Alpha）

apiVersion: node.k8s.io/v1alpha1
kind: GracefulNodeShutdown
spec:
  shutdownDuration: 30s

工作流程： 1. 节点检测到系统关机信号 2. 按配置延迟执行关闭 3. 允许Pod完成优雅终止

弃用与移除项

已弃用功能

extensions/v1beta1 Ingress
scheduler.alpha.kubernetes.io/critical-pod注解
kube-proxy的–cleanup-ipvs标志

计划移除项

PodSecurityPolicy（将在v1.21移除）
Heapster监控组件
部分旧的存储API版本

性能优化

关键改进

减少API Server内存占用
优化大型集群的Endpoint处理
提升Controller Manager并发处理能力

实测数据：

场景	v1.18	v1.19	提升
100节点启动时间	45s	38s	15%
API延迟(P99)	1.2s	0.9s	25%

升级注意事项

前置检查清单

验证所有Ingress资源使用networking.k8s.io/v1
检查是否依赖即将移除的API版本
测试kubelet证书自动轮换流程
评估CSI驱动迁移准备情况

已知问题

双栈网络在某些CNI插件中可能不稳定
节点优雅关闭与某些工作负载类型存在兼容性问题
结构化日志可能影响现有日志收集管道

未来路线图

v1.20预期功能

结构化日志进入Beta
服务内部流量策略GA
Pod资源限制改进
更多CSI驱动迁移

长期方向

继续向CRI运行时过渡
强化安全默认配置
简化大规模集群管理
增强Windows支持

结论

Kubernetes 1.19版本标志着项目进入更加成熟的阶段，通过将多项关键功能推向稳定状态，显著提升了生产环境的可靠性。存储子系统的持续改进为有状态工作负载提供了更强大的支持，而安全增强则进一步巩固了企业级部署的基础。尽管某些激进变更（如Docker shim弃用）可能带来升级挑战，但这些变化总体上推动了平台向更可持续的架构演进。建议用户在充分测试后规划升级，特别关注API废弃和存储相关变更的影响。

参考资源： - 官方发布说明 - 升级指南 - 已知问题追踪 “`