Kubernetes 集群扩容在 Ubuntu 上如何实现

在 Ubuntu 上扩容 Kubernetes 集群的实操指南

一 前置条件与系统初始化

• 准备一台或多台新的 Ubuntu 20.04/22.04 主机，能与现有控制平面网络互通，建议内核不低于 4.4，并规划好主机名与 IP。
• 在所有节点（含新节点）完成基础初始化：
  • 关闭 Swap：sudo swapoff -a 并注释 /etc/fstab 中的 swap 行。
  • 加载必要内核模块并开启桥接转发（按实际发行版与容器运行时配置）。
  • 安装并启动容器运行时（如 containerd），配置 cgroups 驱动一致。
  • 安装 kubeadm/kubelet/kubectl（版本与集群保持一致），设置开机自启：sudo systemctl enable --now kubelet。
  • 确保节点时间同步（如 chrony）。
    这些步骤是 Ubuntu 上部署与扩容 Kubernetes 的常见前置条件，能显著提升节点加入与运行的稳定性。

二 扩容 Worker 节点

• 在现有控制平面节点生成加入命令：
  • 仅 Worker：kubeadm token create --print-join-command
  • 如需同时扩容控制平面，先生成证书密钥：sudo kubeadm init phase upload-certs --upload-certs，再创建 token 并打印加入命令（含 –control-plane --certificate-key 参数）。
• 将打印出的 kubeadm join ... 命令复制到新节点执行。
• 在控制平面验证：kubectl get nodes -o wide，确认新节点状态为 Ready。
• 可选：为新节点打标签并配置污点/容忍，用于业务亲和或隔离：kubectl label nodes <node-name> node-role.kubernetes.io/worker=、kubectl taint nodes <node-name> key=value:NoSchedule。
  上述流程适用于 Ubuntu 环境，且便于批量复制命令在多台新节点上并行执行。

三 扩容 Control Plane 节点（高可用）

• 前提：当前集群为 HA（多控制平面），并且已通过 kubeadm init phase upload-certs --upload-certs 上传了控制平面证书。
• 在现有控制平面节点生成加入命令（包含 –control-plane 与 –certificate-key）：
  • sudo kubeadm init phase upload-certs --upload-certs
  • kubeadm token create --print-join-command（随后在命令后追加 --control-plane --certificate-key <key>）
• 在新节点执行完整 join 命令，完成后在控制平面执行 kubectl get nodes 与 kubeadm token list、kubeadm certs check-expiration 检查状态与证书有效期。
• 注意：单控制平面集群不建议直接扩容控制平面，应先改造为 HA 后再新增控制平面节点。
  以上步骤与命令格式为 kubeadm 的标准做法，适用于 Ubuntu 上的 Kubernetes 控制平面扩容。

四 使用自动化工具 KubeKey 扩容（可选）

• 若集群由 KubeKey 部署，可直接修改原集群配置文件（如 spec.hosts 与 spec.roleGroups.worker 增加新节点），然后执行 ./kk add nodes -f <config.yaml> 完成扩容。
• 该方式同样适用于运行在 Ubuntu/CentOS 等主流系统上的集群，能显著简化多节点批量扩容流程。
  KubeKey 的节点扩缩实践在生产环境中被广泛采用，适合标准化交付与快速扩容。

五 验证与常见问题

• 验证清单：
  • 节点状态：kubectl get nodes（应为 Ready）
  • 系统组件：kubectl get pods -n kube-system（如 kube-proxy、coredns 等 Running）
  • 集群信息：kubectl cluster-info
• 常见问题与处理要点：
  • Token 过期：重新创建 kubeadm token create --print-join-command。
  • 证书密钥缺失（扩容控制平面）：先执行 kubeadm init phase upload-certs --upload-certs 再生成 join 命令。
  • 容器运行时与 kubelet 版本不一致：统一 kubeadm/kubelet/kubectl 与容器运行时版本。
  • 节点 NotReady：检查容器运行时、网络插件（如 Calico/Flannel）、kubelet 服务与 cgroups 驱动一致性。
    这些验证与排错步骤可快速确认扩容是否成功，并定位常见故障点。