怎么用Keepalived+HAProxy高可用集群K8S实现

在现代的云原生环境中，Kubernetes（K8S）已经成为了容器编排的事实标准。为了确保K8S集群的高可用性，通常需要结合其他工具来实现负载均衡和故障转移。本文将介绍如何使用Keepalived和HAProxy来构建一个高可用的K8S集群。

1. 概述

1.1 Keepalived

Keepalived 是一个用于实现高可用性的工具，它通过VRRP（Virtual Router Redundancy Protocol）协议来实现IP地址的故障转移。当主节点发生故障时，Keepalived会自动将虚拟IP（VIP）转移到备用节点，从而确保服务的连续性。

1.2 HAProxy

HAProxy 是一个高性能的TCP/HTTP负载均衡器，它可以将流量分发到多个后端服务器。在K8S集群中，HAProxy通常用于将外部流量分发到多个K8S Master节点，从而实现高可用性。

1.3 Kubernetes (K8S)

Kubernetes 是一个开源的容器编排平台，用于自动化部署、扩展和管理容器化应用程序。K8S集群通常由多个Master节点和多个Worker节点组成，Master节点负责集群的管理和控制，Worker节点负责运行应用程序容器。

2. 架构设计

2.1 高可用架构

在K8S集群中，通常会有多个Master节点来确保集群的高可用性。为了将外部流量分发到这些Master节点，可以使用HAProxy作为负载均衡器。同时，为了确保HAProxy本身的高可用性，可以使用Keepalived来实现HAProxy的故障转移。

2.2 架构图

+-------------------+       +-------------------+       +-------------------+
|   Master Node 1   |       |   Master Node 2   |       |   Master Node 3   |
+-------------------+       +-------------------+       +-------------------+
          |                         |                         |
          |                         |                         |
          v                         v                         v
+-------------------+       +-------------------+       +-------------------+
|   HAProxy 1       |       |   HAProxy 2       |       |   HAProxy 3       |
+-------------------+       +-------------------+       +-------------------+
          |                         |                         |
          |                         |                         |
          v                         v                         v
+-------------------+       +-------------------+       +-------------------+
|   Keepalived 1    |       |   Keepalived 2    |       |   Keepalived 3    |
+-------------------+       +-------------------+       +-------------------+
          |                         |                         |
          |                         |                         |
          v                         v                         v
+---------------------------------------------------------------+
|                          Virtual IP (VIP)                     |
+---------------------------------------------------------------+

3. 实现步骤

3.1 安装和配置Keepalived

3.1.1 安装Keepalived

在所有的HAProxy节点上安装Keepalived：

sudo apt-get update
sudo apt-get install keepalived

3.1.2 配置Keepalived

编辑Keepalived的配置文件 /etc/keepalived/keepalived.conf，配置VRRP实例和虚拟IP：

vrrp_instance VI_1 {
    state MASTER
    interface eth0
    virtual_router_id 51
    priority 100
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass 1234
    }
    virtual_ipaddress {
        192.168.1.100
    }
}

3.2 安装和配置HAProxy

3.2.1 安装HAProxy

在所有的HAProxy节点上安装HAProxy：

sudo apt-get update
sudo apt-get install haproxy

3.2.2 配置HAProxy

编辑HAProxy的配置文件 /etc/haproxy/haproxy.cfg，配置前端和后端：

frontend k8s_api
    bind 192.168.1.100:6443
    default_backend k8s_masters

backend k8s_masters
    balance roundrobin
    server master1 192.168.1.101:6443 check
    server master2 192.168.1.102:6443 check
    server master3 192.168.1.103:6443 check

3.3 配置Kubernetes集群

3.3.1 初始化Kubernetes集群

在所有的Master节点上初始化Kubernetes集群：

kubeadm init --control-plane-endpoint "192.168.1.100:6443" --upload-certs

3.3.2 加入Worker节点

在所有的Worker节点上加入Kubernetes集群：

kubeadm join 192.168.1.100:6443 --token <token> --discovery-token-ca-cert-hash sha256:<hash>

4. 测试和验证

4.1 测试Keepalived故障转移

手动停止主节点的Keepalived服务，观察虚拟IP是否成功转移到备用节点。

4.2 测试HAProxy负载均衡

通过虚拟IP访问Kubernetes API，观察流量是否被均匀分发到各个Master节点。

4.3 验证Kubernetes集群状态

使用 kubectl get nodes 命令验证所有节点是否正常加入集群。

5. 总结

通过结合Keepalived和HAProxy，我们可以构建一个高可用的Kubernetes集群。Keepalived确保了HAProxy的高可用性，而HAProxy则将外部流量均匀分发到多个Kubernetes Master节点，从而实现了整个集群的高可用性。这种架构不仅提高了系统的可靠性，还为Kubernetes集群的扩展和维护提供了便利。

以上是如何使用Keepalived和HAProxy实现Kubernetes高可用集群的详细步骤。希望这篇文章能帮助你更好地理解和实现Kubernetes的高可用性。