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【2】搭建k8s集群系列（二进制）之安装etcd数据库集群

news 2025/7/4 21:35:02

一、etcd服务架构

Etcd 是一个分布式键值存储系统，Kubernetes 使用 Etcd 进行数据存储，所以先
准备一个 Etcd 数据库，为解决 Etcd 单点故障，应采用集群方式部署，这里使用 3
台组建集群，可容忍 1 台机器故障，当然，你也可以使用 5 台组建集群，可容忍 2
台机器故障。

节点名称	IP
etcd-1	192.168.1.20
etcd-2	192.168.1.21
etcd-3	192.168.1.22

注：为了节省机器，这里与 K8s 节点机器复用。也可以独立于 k8s 集群之外部署，只要 apiserver 能连接到就行。

通信架构（均采用https通信）：
在这里插入图片描述
所以这里需要生成证书。

二、准备 cfssl 证书生成工具

cfssl 是一个开源的证书管理工具，使用 json 文件生成证书，相比 openssl 更方便
使用。
找任意一台服务器操作，这里用 Master 节点。

# 下载cfssl工具(二进制可执行文件)
wget https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssl_linux-amd64
wget https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssljson_linux-amd64
wget https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssl-certinfo_linux-amd64
# 授可执行权限
chmod +x cfssl_linux-amd64 cfssljson_linux-amd64 cfssl-certinfo_linux-amd64
# 移动到bin目录，方便直接在命令行使用该工具命令
mv cfssl_linux-amd64 /usr/bin/cfssl
mv cfssljson_linux-amd64 /usr/local/bin/cfssljson
mv cfssl-certinfo_linux-amd64 /usr/bin/cfssl-certinfo

2.1 自签证书颁发机构（CA）-- 根证书

mkdir -p ~/TLS/{etcd,k8s}
cd ~/TLS/etcd

自签 CA(配置文件)：

# 重定向写入ca配置文件
cat > ca-config.json << EOF
{
"signing": {
"default": {
"expiry": "87600h"
},
"profiles": {
"www": {
"expiry": "87600h",
"usages": [
"signing",
"key encipherment",
"server auth",
"client auth"
]
}
}
}
}
EOF

# 重定向写入ca-csr文件
cat > ca-csr.json << EOF
{
"CN": "etcd CA",
"key": {
"algo": "rsa",
"size": 2048
},
"names": [
{
"C": "CN",
"L": "Beijing",
"ST": "Beijing"
}
]
}
EOF

生成证书：

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

会生成 ca.pem 和 ca-key.pem 文件。

2.2 使用自签 CA (根证书)签发 Etcd的HTTPS 证书

创建证书申请文件：

# host部分是添加可信任ip，按实际情况添加
cat > server-csr.json << EOF
{
"CN": "etcd",
"hosts": [
"192.168.1.20",
"192.168.1.21",
"192.168.1.22"
],
"key": {
"algo": "rsa",
"size": 2048
},
"names": [
{
"C": "CN",
"L": "BeiJing",
"ST": "BeiJing"
}
]
}
EOF

注：上述文件 hosts 字段中 IP 为所有 etcd 节点的集群内部通信 IP，一个都不能少！为了方便后期扩容可以多写几个预留的
IP。

生成证书：

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

会生成 server.pem 和 server-key.pem 文件

三、从 Github 下载二进制文件

下载地址：https://github.com/etcd-io/etcd/releases/download/v3.4.9/etcd-
v3.4.9-linux-amd64.tar.gz
执行下载（版本可以按需选择）：

wget https://github.com/etcd-io/etcd/releases/download/v3.4.9/etcd-v3.4.9-linux-amd64.tar.gz

四、部署 Etcd 集群

以下在节点 1 上操作，为简化操作，待会将节点 1 生成的所有文件拷贝到节点 2 和节点 3

4.1 创建工作目录并解压二进制包

mkdir /opt/etcd/{bin,cfg,ssl} -p
tar zxvf etcd-v3.4.9-linux-amd64.tar.gz
mv etcd-v3.4.9-linux-amd64/{etcd,etcdctl} /opt/etcd/bin/

4.2 创建 etcd 配置文件

# ip根据自己机器情况修改
cat > /opt/etcd/cfg/etcd.conf << EOF
#[Member]
ETCD_NAME="etcd-1"
ETCD_DATA_DIR="/var/lib/etcd/default.etcd"
ETCD_LISTEN_PEER_URLS="https://192.168.1.20:2380"
ETCD_LISTEN_CLIENT_URLS="https://192.168.1.20:2379"
#[Clustering]
ETCD_INITIAL_ADVERTISE_PEER_URLS="https://192.168.1.20:2380"
ETCD_ADVERTISE_CLIENT_URLS="https://192.168.1.20:2379"
ETCD_INITIAL_CLUSTER="etcd-1=https://192.168.1.20:2380,etcd-2=https://
192.168.1.21:2380,etcd-3=https://192.168.1.22:2380"
ETCD_INITIAL_CLUSTER_TOKEN="etcd-cluster"
ETCD_INITIAL_CLUSTER_STATE="new"
EOF

ETCD_NAME：节点名称，集群中唯一
ETCD_DATA_DIR：数据目录
ETCD_LISTEN_PEER_URLS：集群通信监听地址
ETCD_LISTEN_CLIENT_URLS：客户端访问监听地址
ETCD_INITIAL_ADVERTISE_PEERURLS：集群通告地址
ETCD_ADVERTISE_CLIENT_URLS：客户端通告地址
ETCD_INITIAL_CLUSTER：集群节点地址
ETCD_INITIALCLUSTER_TOKEN：集群 Token
ETCD_INITIALCLUSTER_STATE：加入集群的当前状态，new 是新集群，existing 表示加入已有集群

4.3. systemd 管理 etcd

# 写入etcd.service文件
cat > /usr/lib/systemd/system/etcd.service << EOF
[Unit]
Description=Etcd Server
After=network.target
After=network-online.target
Wants=network-online.target
[Service]
Type=notify
EnvironmentFile=/opt/etcd/cfg/etcd.conf
ExecStart=/opt/etcd/bin/etcd \
--cert-file=/opt/etcd/ssl/server.pem \
--key-file=/opt/etcd/ssl/server-key.pem \
--peer-cert-file=/opt/etcd/ssl/server.pem \
--peer-key-file=/opt/etcd/ssl/server-key.pem \
--trusted-ca-file=/opt/etcd/ssl/ca.pem \
--peer-trusted-ca-file=/opt/etcd/ssl/ca.pem \
--logger=zap
Restart=on-failure
LimitNOFILE=65536
[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF

4.4. 拷贝刚才生成的证书

把刚才生成的证书拷贝到配置文件中的路径：

cp ~/TLS/etcd/ca*pem ~/TLS/etcd/server*pem /opt/etcd/ssl/

4.5. 启动并设置开机启动

systemctl daemon-reload
systemctl start etcd
systemctl enable etcd

4.6. 将上面节点 1 所有生成的文件拷贝到节点 2 和节点 3

scp -r /opt/etcd/ root@192.168.1.21:/opt/
scp /usr/lib/systemd/system/etcd.service root@192.168.1.21:/usr/lib/systemd/system/
scp -r /opt/etcd/ root@192.168.1.22:/opt/
scp /usr/lib/systemd/system/etcd.service root@192.168.1.22:/usr/lib/systemd/system/

然后在节点 2 和节点 3 分别修改 etcd.conf 配置文件中的节点名称和当前服务器IP：

vi /opt/etcd/cfg/etcd.conf
#[Member]
ETCD_NAME="etcd-1" # 修改此处，节点 2 改为 etcd-2，节点 3 改为 etcd-3
ETCD_DATA_DIR="/var/lib/etcd/default.etcd"
ETCD_LISTEN_PEER_URLS="https://192.168.31.71:2380" # 修改此处为当前服务器 IP
ETCD_LISTEN_CLIENT_URLS="https://192.168.31.71:2379" # 修改此处为当前服务器 IP
#[Clustering]
ETCD_INITIAL_ADVERTISE_PEER_URLS="https://192.168.31.71:2380" # 修改此处为当前服务器
IP
ETCD_ADVERTISE_CLIENT_URLS="https://192.168.31.71:2379" # 修改此处为当前服务器 IP
ETCD_INITIAL_CLUSTER="etcd-1=https://192.168.31.71:2380,etcd-2=https://192.168.31.72:2380,etcd-3=https://192.168.31.73:2380"
ETCD_INITIAL_CLUSTER_TOKEN="etcd-cluster"
ETCD_INITIAL_CLUSTER_STATE="new"

最后启动 etcd 并设置开机启动，同上。

4.7 查看集群状态

ETCDCTL_API=3 /opt/etcd/bin/etcdctl --cacert=/opt/etcd/ssl/ca.pem --cert=/opt/etcd/ssl/server.pem --key=/opt/etcd/ssl/server-key.pem --endpoints="https://192.168.1.20:2379,https://192.168.1.21:2379,https://192.168.1.22:2379" endpoint health --write-out=table

输出：

+----------------------------+--------+-------------+-------+
| ENDPOINT | HEALTH | TOOK | ERROR |
+----------------------------+--------+-------------+-------+
| https://192.168.1.20:2379 | true | 10.301506ms | |
| https://192.168.1.21:2379 | true | 12.87467ms | |
| https://192.168.1.22:2379 | true | 13.225954ms | |
+----------------------------+--------+-------------+-------+