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Kubernetes 1.21.x 集群升级实战：kubeadm 从 1.21.0 到 1.21.1 的 6 步操作与 3 个关键验证点

在云原生技术快速迭代的今天，保持Kubernetes集群的版本更新已成为运维工程师的必修课。本文将深入探讨如何通过kubeadm工具安全高效地完成1.21.0到1.21.1的小版本升级，提供可落地的操作指南和关键验证方法。

1. 升级前的关键准备

执行集群升级前，完善的准备工作能规避80%的潜在风险。以下是必须完成的预备步骤：

环境检查清单：

• 确认当前集群版本：kubectl get nodes -o wide
• 检查节点状态：确保所有节点处于Ready状态
• 备份关键数据：

  # 备份etcd数据 etcdctl snapshot save /tmp/etcd-snapshot.db # 备份kubeadm配置 kubectl -n kube-system get cm kubeadm-config -o yaml > kubeadm-config.yaml

版本兼容性验证：

# 检查可升级版本 yum list --showduplicates kubeadm --disableexcludes=kubernetes

表：1.21.x版本兼容矩阵

注意：Kubernetes版本策略要求只能逐小版本升级，禁止跨大版本升级

2. Master节点升级六步法

2.1 节点隔离（Drain）

kubectl drain <master-node> \ --ignore-daemonsets \ --delete-emptydir-data \ --timeout=5m

遇到本地存储Pod时添加--delete-emptydir-data参数，但需评估数据丢失风险。

2.2 升级kubeadm工具

# 在线升级 yum install -y kubeadm-1.21.1-0 --disableexcludes=kubernetes # 离线环境需提前下载rpm包 rpm -Uvh kubeadm-1.21.1-0.x86_64.rpm --nodeps

2.3 控制平面组件升级

# 查看升级计划 kubeadm upgrade plan # 执行升级（不升级etcd） kubeadm upgrade apply v1.21.1 --etcd-upgrade=false

升级过程会自动更新以下组件：

• kube-apiserver
• kube-controller-manager
• kube-scheduler
• kube-proxy
• CoreDNS

2.4 取消节点隔离（Uncordon）

kubectl uncordon <master-node>

2.5 升级kubelet和kubectl

yum install -y kubelet-1.21.1-0 kubectl-1.21.1-0 \ --disableexcludes=kubernetes

2.6 重启服务并验证

systemctl daemon-reload systemctl restart kubelet # 验证版本 kubectl get nodes

3. Worker节点升级流程

Worker节点升级采用"先隔离后升级"策略：

1. 在Master上隔离节点：

   kubectl drain <worker-node> --ignore-daemonsets

2. 节点上执行升级：

   yum install -y kubeadm-1.21.1-0 kubelet-1.21.1-0 kubectl-1.21.1-0 kubeadm upgrade node systemctl restart kubelet

3. 恢复节点调度：

   kubectl uncordon <worker-node>

4. 三大关键验证点

升级完成后必须验证以下核心指标：

4.1 组件健康状态

kubectl get componentstatuses

健康组件应显示Healthy状态。

4.2 Pod重启情况

kubectl get pods -n kube-system \ -o=jsonpath='{range .items[*]}{.metadata.name}{"\t"}{.status.containerStatuses[0].restartCount}{"\n"}{end}'

重点关注核心组件重启次数，异常情况需检查日志：

kubectl logs -n kube-system <pod-name> --previous

4.3 API可用性测试

# 基础API测试 kubectl get ns kubectl get nodes # 创建测试Deployment kubectl create deployment nginx-test --image=nginx:alpine kubectl expose deployment nginx-test --port=80 curl <service-ip>

5. 多节点集群特殊处理

对于HA集群，需注意：

1. 控制平面升级顺序：

   • 第一个Master执行完整升级流程
   • 其余Master仅需执行：

     kubeadm upgrade node

2. Worker节点批量升级：

   # 使用并行处理（建议每次不超过集群节点的30%） for node in $(kubectl get nodes -l node-role.kubernetes.io/worker -o name); do kubectl drain $node --ignore-daemonsets & done wait

3. 网络插件兼容性： 常见CNI插件版本要求：

   插件	最低支持版本
   Calico	v3.15+
   Flannel	v0.13+
   Weave Net	v2.6+

6. 异常处理与回滚

当升级出现问题时，可按以下步骤回退：

1. 恢复Master节点：

   yum downgrade -y kubeadm-1.21.0-0 kubelet-1.21.0-0 kubectl-1.21.0-0 systemctl restart kubelet

2. 恢复etcd数据：

   etcdctl snapshot restore /tmp/etcd-snapshot.db \ --data-dir /var/lib/etcd

3. Worker节点回滚：

   kubectl cordon <node> yum downgrade -y kubelet-1.21.0-0 kubectl-1.21.0-0 systemctl restart kubelet kubectl uncordon <node>

升级过程中常见的报错及解决方案：

# 证书过期问题 error: You must be logged in to the server (Unauthorized) # 解决方法 kubeadm alpha certs renew all systemctl restart kubelet

通过这套完整的升级方案，工程师可以安全地将集群升级到目标版本，同时确保业务连续性。建议在测试环境充分验证后再在生产环境实施。