靈雀雲：etcd 集群運維實踐

【編者的話】etcd 是 Kubernetes 集群的數據核心，最嚴重的情況是，當 etcd 出問題徹底無法恢復的時候，解決問題的辦法可能只有重新搭建一個環境。因此圍繞 etcd 相關的運維知識就比較重要，etcd 可以容器化部署，也可以在宿主機自行搭建，以下內容是通用的。

集群的備份和恢復

添加備份

#!/bin/bash
IP=123.123.123.123
BACKUP_DIR=/alauda/etcd_bak/
mkdir -p $BACKUP_DIR
export ETCDCTL_API=3
etcdctl --endpoints=http://$IP:2379 snapshot save $BACKUP/snap-$(date +%Y%m%d%H%M).db

# 備份一個節點的數據就可以恢復，實踐中，為了防止定時任務配置的節點異常沒有生成備份，建議多加幾個

　　

 

恢復集群

#!/bin/bash

# 使用 etcdctl snapshot restore 生成各個節點的數據

# 比較關鍵的變量是
# --data-dir 需要是實際 etcd 運行時的數據目錄
# --name  --initial-advertise-peer-urls  需要用各個節點的配置
# --initial-cluster  initial-cluster-token 需要和原集群一致

ETCD_1=10.1.0.5
ETCD_2=10.1.0.6
ETCD_3=10.1.0.7

for i in ETCD_1 ETCD_2 ETCD_3
do

export ETCDCTL_API=3
etcdctl snapshot restore snapshot.db \
--data-dir=/var/lib/etcd \
--name $i \
--initial-cluster ${ETCD_1}=http://${ETCD_1}:2380,${ETCD_2}=http://${ETCD_2}:2380,${ETCD_3}=http://${ETCD_3}:2380 \
--initial-cluster-token k8s_etcd_token \
--initial-advertise-peer-urls http://$i:2380 && \
mv /var/lib/etcd/ etcd_$i

done

# 把 etcd_10.1.0.5 復制到 10.1.0.5節點，覆蓋/var/lib/etcd（同--data-dir路徑）
# 其他節點依次類推

 

 

用 etcd 自動創建的 SnapDb 恢復

#!/bin/bash 
export ETCDCTL_API=3
etcdctl snapshot restore snapshot.db \
--skip-hash-check \
--data-dir=/var/lib/etcd \
--name 10.1.0.5 \
--initial-cluster 10.1.0.5=http://10.1.0.5:2380,10.1.0.6=http://10.1.0.6:2380,10.1.0.7=http://10.1.0.7:2380 \
--initial-cluster-token k8s_etcd_token \
--initial-advertise-peer-urls http://10.1.0.5:2380

# 也是所有節點都需要生成自己的數據目錄，參考上一條
# 和上一條命令唯一的差別是多了  --skip-hash-check  （跳過完整性校驗）
# 這種方式不能確保 100% 可恢復，建議還是自己加備份
# 通常恢復后需要做一下數據壓縮和碎片整理，可參考相應章節

 

 

踩過的坑

[ 3.0.14 版 etcd restore 功能不可用 ] https://github.com/etcd-io/etcd/issues/7533

使用更新的 etcd 即可。

總結：恢復就是要拿 DB 去把 etcd 的數據生成一份，用同一個節點的，可以保證除了 restore 時候指定的參數外，所有數據都一樣。這就是用一份 DB，操作三次（或者5次）的原因。

集群的擴容——從 1 到 3

執行添加

#!/bin/bash
export ETCDCTL_API=2
etcdctl --endpoints=http://10.1.0.6:2379 member add 10.1.0.6 http://10.1.0.6:2380
etcdctl --endpoints=http://10.1.0.7:2379 member add 10.1.0.7 http://10.1.0.7:2380

# ETCD_NAME="etcd_10.1.0.6" 
# ETCD_INITIAL_CLUSTER="10.1.0.6=http://10.1.0.6:2380,10.1.0.5=http://10.1.0.5:2380"
# ETCD_INITIAL_CLUSTER_STATE="existing"

 

 

准備添加的節點 etcd 參數配置

#!/bin/bash
/usr/local/bin/etcd 
--data-dir=/data.etcd 
--name 10.1.0.6
--initial-advertise-peer-urls http://10.1.0.6:2380 
--listen-peer-urls http://10.1.0.6:2380 
--advertise-client-urls http://10.1.0.6:2379 
--listen-client-urls http://10.1.0.6:2379 
--initial-cluster 10.1.0.6=http://10.1.0.6:2380,10.1.0.5=http://10.1.0.5:2380
--initial-cluster-state exsiting
--initial-cluster-token k8s_etcd_token

# --initial-cluster 集群所有節點的 name=ip:peer_url
# --initial-cluster-state exsiting 告訴 etcd 自己歸屬一個已存在的集群，不要自立門戶

　　

 

踩過的坑

從 1 到 3 期間，會經過集群是兩節點的狀態，這時候可能集群的表現就像掛了，endpoint status 這些命令都不能用，所以我們需要用 member add 先把集群擴到三節點，然后再依次啟動 etcd 實例，這樣做就能確保 etcd 就是健康的。

從 3 到更多，其實還是 member add 啦，就放心搞吧。

集群加證書

生成證書

curl -s -L -o /usr/bin/cfssl https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssl_linux-amd64
curl -s -L -o /usr/bin/cfssljson https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssljson_linux-amd64
chmod +x /usr/bin/{cfssl,cfssljson}
cd /etc/kubernetes/pki/etcd


#  cat ca-config.json
{
"signing": {
"default": {
  "expiry": "100000h"
},
"profiles": {
  "server": {
    "usages": ["signing", "key encipherment", "server auth", "client auth"],
    "expiry": "100000h"
  },
  "client": {
    "usages": ["signing", "key encipherment", "server auth", "client auth"],
    "expiry": "100000h"
  }
}
}
} 


#  cat ca-csr.json
{
"CN": "etcd",
"key": {
"algo": "rsa",
"size": 4096
},
"names": [
{
  "C": "CN",
  "L": "Beijing",
  "O": "Alauda",
  "OU": "PaaS",
  "ST": "Beijing"
}
]
} 


#  cat server-csr.json
{
"CN": "etcd-server",
"hosts": [
"localhost",
"0.0.0.0",
"127.0.0.1",
"所有master 節點ip ",
"所有master 節點ip ",
"所有master 節點ip "
],
"key": {
"algo": "rsa",
"size": 4096
},
"names": [
{
  "C": "CN",
  "L": "Beijing",
  "O": "Alauda",
  "OU": "PaaS",
  "ST": "Beijing"
}
]
} 


# cat client-csr.json

{
"CN": "etcd-client",
"hosts": [
""
],
"key": {
"algo": "rsa",
"size": 4096
},
"names": [
{
  "C": "CN",
  "L": "Beijing",
  "O": "Alauda",
  "OU": "PaaS",
  "ST": "Beijing"
}
]
} 


cd /etc/kubernetes/pki/etcd

cfssl gencert -initca ca-csr.json | cfssljson -bare ca

cfssl gencert -ca=ca.pem -ca-key=ca-key.pem -config=ca-config.json -profile=server server-csr.json | cfssljson -bare server

cfssl gencert -ca=ca.pem -ca-key=ca-key.pem -config=ca-config.json -profile=client client-csr.json | cfssljson -bare client

 

參考鏈接：https://lihaoquan.me/2017/3/29 ... .html

首先更新節點的peer-urls

export ETCDCTL_API=3
etcdctl --endpoints=http://x.x.x.x:2379 member list
#  1111111111  ..........
#  2222222222  ..........
#  3333333333  ..........
etcdctl --endpoints=http://172.30.0.123:2379 member update 1111111111 --peer-urls=https://x.x.x.x:2380
# 執行三次把三個節點的peer-urls都改成https

　　

 

修改配置

#  vim /etc/kubernetes/main*/etcd.yaml

#  etcd啟動命令部分修改 http 為 https，啟動狀態改成 existing
- --advertise-client-urls=https://x.x.x.x:2379
- --initial-advertise-peer-urls=https://x.x.x.x:2380
- --initial-cluster=xxx=https://x.x.x.x:2380,xxx=https://x.x.x.x:2380,xxx=https://x.x.x.x:2380
- --listen-client-urls=https://x.x.x.x:2379
- --listen-peer-urls=https://x.x.x.x:2380
- --initial-cluster-state=existing

#  etcd 啟動命令部分插入
- --cert-file=/etc/kubernetes/pki/etcd/server.pem
- --key-file=/etc/kubernetes/pki/etcd/server-key.pem
- --peer-cert-file=/etc/kubernetes/pki/etcd/server.pem
- --peer-key-file=/etc/kubernetes/pki/etcd/server-key.pem
- --trusted-ca-file=/etc/kubernetes/pki/etcd/ca.pem
- --peer-trusted-ca-file=/etc/kubernetes/pki/etcd/ca.pem
- --peer-client-cert-auth=true
- --client-cert-auth=true

#  檢索hostPath在其后插入
- hostPath:
  path: /etc/kubernetes/pki/etcd
  type: DirectoryOrCreate
name: etcd-certs

#  檢索mountPath在其后插入
- mountPath: /etc/kubernetes/pki/etcd
  name: etcd-certs


#  vim /etc/kubernetes/main*/kube-apiserver.yaml
#  apiserver 啟動部分插入，修改 http 為https
- --etcd-cafile=/etc/kubernetes/pki/etcd/ca.pem
- --etcd-certfile=/etc/kubernetes/pki/etcd/client.pem
- --etcd-keyfile=/etc/kubernetes/pki/etcd/client-key.pem
- --etcd-servers=https://x.x.x.x:2379,https://x.x.x.x:2379,https://x.x.x.x:2379

　　

總結下就是，先准備一套證書。然后修改 etcd 內部通信地址為https，這時候etcd日志會報錯(可以忽略)，然后用etcd --帶證書的參數啟動，把所有鏈接etcd的地方都用上證書，即可。

遇到的坑

[ etcd 加證書后，apiserver 的健康檢查還是 http 請求，etcd 會一直刷日志 ] https://github.com/etcd-io/etcd/issues/9285

2018-02-06 12:41:06.905234 I | embed: rejected connection from "127.0.0.1:35574" (error "EOF", ServerName "")

解決辦法：直接去掉 apiserver 的健康檢查，或者把默認的檢查命令換成 curl（apiserver 的鏡像里應該沒有 curl，如果是剛需的話自己重新 build 一下吧）

集群升級

已經是 v3 的的集群不需要太多的配置，保留數據目錄，替換鏡像（或者二進制）即可；

v2 到 v3 的升級需要一個 merge 的操作，我並沒有實際的實踐過，也不太推薦這樣做。

集群狀態檢查

其實上述所有步驟都需要這些命令的輔助——

#!/bin/bash
# 如果證書的話，去掉--cert --key --cacert 即可
# --endpoints= 需要寫了幾個節點的url，endpoint status就輸出幾條信息

export ETCDCTL_API=3

etcdctl \
--endpoints=https://x.x.x.x:2379 \ 
--cert=/etc/kubernetes/pki/etcd/client.pem \
--key=/etc/kubernetes/pki/etcd/client-key.pem \
--cacert=/etc/kubernetes/pki/etcd/ca.pem \
endpoint status -w table

etcdctl --endpoints=xxxx endpoint health

etcdctl --endpoints=xxxx member list

kubectl get cs

　　

數據操作（刪除、壓縮、碎片整理）

刪除

ETCDCTL_API=2 etcdctl rm --recursive            # v2 的 api 可以這樣刪除一個“目錄”
ETCDCTL_API=3 etcdctl --endpoints=xxx del /xxxxx --prefix # v3 的版本

# 帶證書的話，參考上一條添加 --cert --key --cacert 即可

　　

遇到的坑：在一個客戶環境里發現 Kubernetes 集群里的 “事件” 超級多，就是 kubectl describe xxx 看到的 events 部分信息，數據太大導致 etcd 跑的很累，我們就用這樣的方式刪掉沒用的這些數據。

碎片整理

ETCDCTL_API=3 etcdctl --endpoints=xx:xx,xx:xx,xx:xx defrag
ETCDCTL_API=3 etcdctl --endpoints=xx:xx,xx:xx,xx:xx endpoint status # 看數據量

　　

壓縮

ETCDCTL_API=3 etcdctl --endpoints=xx:xx,xx:xx,xx:xx compact

# 這個在只有 K8s 用的 etcd 集群里作用不太大，可能具體場景我沒遇到
# 可參考這個文檔
# https://www.cnblogs.com/davygeek/p/8524477.html
# 不過跑一下不礙事

etcd --auto-compaction-retention=1

# 添加這個參數讓 etcd 運行時自己去做壓縮

　　

 

常見問題

1. etcd 對時間很依賴，所以集群里的節點時間一定要同步
2. 磁盤空間不足，如果磁盤是被 etcd 自己吃完了，就需要考慮壓縮和刪數據啦
3. 加證書后所有請求就都要帶證書了，要不會提示 context deadline exceeded
4. 做各個操作時 etcd 啟動參數里標明節點狀態的要小心，否則需要重新做一遍前面的步驟很麻煩

 

日志收集

etcd 的日志暫時只支持 syslog 和 stdout 兩種——https://github.com/etcd-io/etcd/issues/7936

etcd 的日志在排查故障時很有用，如果我們用宿主機來部署 etcd，日志可以通過 systemd 檢索到，但 kubeadm 方式啟動的 etcd 在容器重啟后就會丟失所有歷史。我們可以用以下的方案來做——

shell 的重定向

etcd --xxxx --xxxx   >  /var/log/etcd.log 
# 配合 logratate 來做日志切割
# 將日志通過 volume 掛載到宿主機

　　

supervisor

supervisor 從容器剛開始流行時，就是保持服務持續運行很有效的工具。

sidecar 容器（后續我在 GitHub 上補充一個例子，github.com/jing2uo）

Sidecar 可以簡單理解為一個 Pod 里有多個容器（比如 kubedns）他們彼此可以看到對方的進程，因此我們可以用傳統的 strace 來捕捉 etcd 進程的輸出，然后在 Sidecar 這個容器里和 shell 重定向一樣操作。

strace  -e trace=write -s 200 -f -p 1

　　

 

Kubeadm 1.13 部署的集群

最近我們測試 Kubernetes 1.13 集群時發現了一些有趣的改變，詐一看我們上面的命令就沒法用了——

https://kubernetes.io/docs/set ... logy/

區分了 Stacked etcd topology 和 External etcd topology，官方的鏈接了這個圖很形象——

這種模式下的 etcd 集群，最明顯的差別是容器內 etcd 的initial-cluster 啟動參數只有自己的 IP，會有點懵掛了我這該怎么去恢復。其實基本原理沒有變，Kubeadm 藏了個 ConfigMap，啟動參數被放在了這里——

kubectl get cm  etcdcfg -n kube-system -o yaml


etcd:
  local:
    serverCertSANs:
    - "192.168.8.21"
    peerCertSANs:
    - "192.168.8.21"
    extraArgs:
      initial-cluster: 192.168.8.21=https://192.168.8.21:2380,192.168.8.22=https://192.168.8.22:2380,192.168.8.20=https://192.168.8.20:2380
      initial-cluster-state: new
      name: 192.168.8.21
      listen-peer-urls: https://192.168.8.21:2380
      listen-client-urls: https://192.168.8.21:2379
      advertise-client-urls: https://192.168.8.21:2379
      initial-advertise-peer-urls: https://192.168.8.21:2380

　　

 

Q&A

Q：請問 etcd 監控和告警如何做的？告警項都有哪些？

A：告警要看用的什么監控吧，和 Kubernetes 配套比較常見的是普羅米修思和 Grafana 了。告警項我沒有具體配過，可以關注的點是：endpoint status -w table 里可以看到數據量，endpoints health 看到健康狀態，還有內存使用這些，具體可以參考普羅米修思的 exporter 是怎么做的。

Q：使用 Kubeadm 部署高可用集群是不是相當於先部署三個獨立的單點 Master，最后靠 etcd 添加節點操作把數據打通？

A：不是，Kubeadm 部署會在最開始就先建一個 etcd 集群，apiserver 啟動之前就需要准備好 etcd，否則 apiserver 起不了，集群之間就沒法通信。可以嘗試手動搭一下集群，不用 Kubeadm，一個個把組件開起來，之后對Kubernetes的組件關系會理解更好的。

Q：etcd 跨機房高可用如何保證呢？管理 etcd 有好的 UI 工具推薦么？

A：etcd 對時間和網絡要求很高，所以跨機房的網絡不好的話性能很差，光在那邊選請輸入鏈接描述舉去了。我分享忘了提一個 etcd 的 mirror，可以去參考下做法。跨機房的話，我覺得高速網絡是個前提吧，不過還沒做過。UI 工具沒找過，都是命令行操作來着。

Q：Kubeadm 啟動的集群內 etcd節 點，kubectl 操作 etcd 的備份恢復有嘗試過嗎？

A：沒有用 kubectl 去處理過 etcd 的備份恢復。etcd 的恢復依賴用 SnapDb 生成數據目錄，把 etcd 進程丟進容器里，類似的操作避免不了，還有啟動的狀態需要修改。kubeadm 啟動的 etcd 可以通過 kubectl 查詢和 exec，但是數據操作應該不可以，比如恢復 etcd ing 時，無法連接 etcd，kubectl 還怎么工作？

Q：kubeadm-ha 啟動 3 個 Master，有 3 個 etcd 節點，怎么跟集群外的 3 個 etcd 做集群，做成 3 Master 6 etcd？

A：可以參考文檔里的擴容部分，只要保證 etcd 的參數正確，即使一個集群一部分容器化，一部分宿主機，都是可以的（當然不建議這么做）。可以先用 kubeadm 搭一個集群，然后用擴容的方式把其他三個節點加進來，或者在 kubeadm 操作之前，先搭一個 etcd 集群。然后 kubeadm 調用它就可以。

Q：有沒有試過 Kubeadm 的滾動升級，etcd 版本變更，各 Master 機分別重啟，數據同步是否有異常等等？

A：做過。Kubeadm 的滾動升級公司內部有從 1.7 一步步升級到 1.11、1.12 的文檔，或多或少有一點小坑，不過今天主題是 etcd 所以沒提這部分。各個 Master 分別重啟后數據的一致我們測試時沒問題，還有比較極端的是直接把三 Master 停機一天，再啟動后也能恢復。