xDev Asia

安裝並設定 keepalived + HAProxy 為 Kubernetes API 伺服器建立虛擬 IP (VIP)。設定健康檢查、自動故障轉移、與 kube-vip 進行比較並使用 tcpdump/curl 測試 HA。

使用 Kubernetes HA 在本地部署微服務

第 1 部分：平台和平臺本地基礎設施設計

xdev.asia

🎯 課程目標__HTMLTAG_68___
完成本課程後，您將：

✅ 了解為什麼 HA 設定中的 K8s API 伺服器需要負載平衡器

✅ 安裝和設定 keepalived 以實現虛擬 IP (VIP) 故障轉移

✅ 安裝和設定 HAProxy 以實現 API 伺服器負載平衡

✅ 設定運作狀況檢查與自動故障轉移

✅ 透過模擬故障來測試 HA

✅ 比較 keepalived+HAProxy 與 kube-vip

第 1 部分：為什麼 API 伺服器需要負載平衡器？

1.1。單一 API 端點的問題

程式碼區塊_0

1.2。負載平衡器架構

程式碼區塊_1

1.3。選擇架構

___HTMLTAG_110__HTMLTAG_111___專用負載平衡節點___HTMLTAG_112__HTMLTAG_113___

選項	優點	缺點	推薦
隔離、簡單、清楚分離__HTMLTAG_115___	也需要 2 個伺服器__HTMLTAG_117___	✅ 製作
主伺服器上的 HAProxy	不需要額外的伺服器	資源爭用，複雜性	實驗室/小型
kube-vip (DaemonSet)	無外部LB	在 K8s 內部運作 → 先有雞還是先有蛋	簡單設定

我們將使用 專用 LB 節點 (lb1 + lb2) 進行生產級設定。

第 2 部分：HAPROXY 的安裝與設定

2.1。安裝 HAProxy

___程式碼區塊_2___

2.2。 HAProxy 設定

___程式碼區塊_3___

2.3。進階運轉狀況檢查 (HTTP)

TCP 檢查僅檢查開放埠。若要檢查 API 伺服器是否確實健康，請使用 HTTP 健康檢查：

程式碼區塊_4

⚠️ 注意： HTTP 健康檢查需要 check-ssl verify none 因為 K8s API 使用自簽名憑證。在生產中，您可以設定 CA 憑證進行驗證。

2.4。啟動 HAProxy

___程式碼區塊_5___

第 3 部分：安裝與設定保持活動

3.1。什麼是 keepalived？

keepalived 使用 VRRP（虛擬路由器冗餘協定） 管理 2 個以上伺服器之間的虛擬 IP：

程式碼區塊_6

3.2。安裝 keepalived

___程式碼區塊_7___

3.3。 lb1 (MASTER) 上的 Keepalived 設定

___程式碼區塊_8___

3.4。 lb2 上的 Keepalived 設定（備份）

___程式碼區塊_9___

3.5。通知腳本（可選）

___程式碼區塊_10___

3.6。啟動 keepalived

___程式碼區塊_11___

第 4 部分：測試 HA 故障轉移

4.1。測試 1：lb1 關閉時 VIP 故障轉移

___程式碼區塊_12___

4.2。測試 2：HAProxy 失敗 → keepalived 示範

___程式碼區塊_13___

4.3。測試 3：API 伺服器後端故障轉移

___程式碼區塊_14___

第 5 部分：替代方案 — kube-vip

5.1。什麼是 kube-vip？

kube-vip 在控制平面節點上作為靜態 Pod 運行，將 VIP + 負載平衡結合在 1 個元件中：

程式碼區塊_15

5.2。詳細比較

___HTMLTAG_218__HTMLTAG_219___額外伺服器___HTMLTAG_220__HTMLTAG_221___ ___HTMLTAG_228__HTMLTAG_229___複雜性___HTMLTAG_230__HTMLTAG_231___ ___HTMLTAG_238__HTMLTAG_239___獨立___HTMLTAG_240__HTMLTAG_241___ ___HTMLTAG_248__HTMLTAG_249___先有雞還是先有蛋的問題___HTMLTAG_250__HTMLTAG_251___ ___HTMLTAG_258__HTMLTAG_259___健康檢查___HTMLTAG_260__HTMLTAG_261___ ___HTMLTAG_268__HTMLTAG_269___監控___HTMLTAG_270__HTMLTAG_271___ ___HTMLTAG_278__HTMLTAG_279___經過生產驗證___HTMLTAG_280__HTMLTAG_281___ ___HTMLTAG_288__HTMLTAG_289___實驗室/開發___HTMLTAG_290__HTMLTAG_291___

標準	keepalived + HAProxy	kube-vip
需要 2 台負載平衡伺服器	不需要
需要管理 2 個元件	1 元件
✅ 獨立於 K8s 叢集	❌ 在 K8s 中運行（先有雞還是先有蛋）
✅ 無	⚠️需要在K8s之前初始化
✅ 進階（HTTP、TCP、腳本）	基本
✅ HAProxy 統計數據，普羅米修斯	有限
✅ 20 多年	較新，經過較少的戰鬥測試
過度殺傷	✅ 完美

💡 推薦：___HTMLTAG_302__HTMLTAG_303___

___HTMLTAG_305__HTMLTAG_306___生產：

5.3。 kube-vip 快速設定（參考）

___程式碼區塊_16___

第 6 部分：製作注意事項

6.1。 HAProxy 生產調整

___程式碼區塊_17___

6.2。使用 Prometheus 監控 HAProxy

___程式碼區塊_18___

6.3。監控 keepalived

___程式碼區塊_19___

💡 重點

___HTMLTAG_329__HTMLTAG_330___VIP 對於 K8s HA 至關重要 — 所有組件均通過 VIP 連接，無需硬編碼主 IP ___HTMLTAG_333__HTMLTAG_334___keepalived 透過 VRRP 協定管理 VIP 故障轉移，故障轉移 < 3 giây ___HTMLTAG_337__HTMLTAG_338___HAProxy 透過執行狀況檢查將 TCP 流量負載平衡到運作狀況良好的 API 伺服器 ___HTMLTAG_341__HTMLTAG_342___nopreempt 模式可避免 MASTER 恢復時不必要的 VIP 抖動 ___HTMLTAG_345__HTMLTAG_346___keepalived 中的健康檢查腳本，以確保 VIP 僅位於 HAProxy 健康的節點上 ___HTMLTAG_349__HTMLTAG_350___測試故障轉移在部署K8s之前：關閉LB，關閉HAProxy，驗證VIP遷移

🎯 練習

練習 1：部署 HAProxy + keepalived

依照指示在 lb1 和 lb2 上安裝 HAProxy + keepalived
驗證 VIP 在 lb1 上處於活動狀態
存取 HAProxy 統計資訊頁面

練習 2：故障轉移測驗

測試 1：停止 lb1 上的 keepalived，驗證 VIP 移動到 lb2
測試 2：停止 lb1 上的 HAProxy，驗證自動降級
測試 3：重新啟動兩者，驗證正確狀態
透過連續 ping 測量故障轉移時間

練習 3：進階

為 HAProxy 新增 Prometheus 導出器
編寫一個通知腳本，在發生故障轉移時向 Slack 發送警報__HTMLTAG_385___
在單獨的檔案中設定 HAProxy 日誌記錄詳細資訊

📚 下一篇文章

在第5課：在所有節點上安裝containerd和kubeadm，我們將安裝容器執行時間（containerd）和kubeadm工具，為K8s HA叢集初始化做好準備。

第 4 課：Kubernetes API 伺服器的負載平衡器（KEEPALIVED + HAPROXY）