一、控制平面高可用設計

1. 多主節點部署
   ? API Server 冗余：部署至少 3 個 Master 節點，每個節點運行獨立的 API Server，通過負載均衡器（如 Nginx、HAProxy、云廠商 LB）對外提供統一入口。

   ? 選舉機制：Scheduler 和 Controller Manager 通過 --leader-elect=true 參數啟用選舉模式，同一時間僅有一個實例活躍，其他作為備用。

2. etcd 集群優化
   ? 奇數節點部署：推薦 3 或 5 節點 etcd 集群，滿足 Raft 算法的多數存活條件（quorum）。

   ? 數據持久化與備份：使用 SSD 存儲 etcd 數據，定期備份快照以應對災難恢復。

3. 網絡與負載均衡
   ? VIP 配置：通過 Keepalived 實現虛擬 IP（VIP），自動切換故障節點。

   ? 跨區域部署：在多地部署 API Server 和 etcd，結合云服務商跨區域 LB 增強容災能力。

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二、數據平面高可用設計

1. 工作節點冗余
   ? 多節點部署：至少部署 3 個工作節點，通過 PodAntiAffinity 策略分散應用副本，避免單點故障。

   ? 自動修復：結合 Cluster Autoscaler，當節點故障時自動擴容新節點并遷移 Pod。

2. Pod 調度策略
   ? 副本控制：使用 Deployment/StatefulSet 管理多副本，通過 replicas 參數維持最小可用實例數。

   ? 優先級與搶占：配置 PriorityClass 確保關鍵服務優先調度。

3. 服務發現與負載均衡
   ? Service 類型：使用 LoadBalancer 或 Ingress 對外暴露服務，結合 Endpoints 自動更新流量路由。

   ? DNS 冗余：部署多副本 CoreDNS，確保服務名解析高可用。

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三、存儲與網絡高可用

1. 分布式存儲方案
   ? 持久化存儲：集成 Ceph、GlusterFS 等分布式存儲系統，提供跨節點數據冗余。

   ? 動態卷供應：通過 StorageClass 自動創建 PV，支持存儲卷的動態擴展與遷移。

2. 網絡架構優化
   ? CNI 插件選擇：采用 Calico、Flannel 等支持 BGP 或 VXLAN 的網絡方案，確保跨節點通信穩定。

   ? 網絡策略：配置 NetworkPolicy 實現微服務隔離，降低故障擴散風險。

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四、監控與故障恢復

1. 健康檢測與告警
   ? 探針配置：為關鍵服務設置 livenessProbe 和 readinessProbe，自動重啟異常容器。

   ? 監控工具：部署 Prometheus + Grafana 監控集群狀態，Alertmanager 實現閾值告警。

2. 災難恢復策略
   ? 定期備份：使用 Velero 備份集群資源與持久卷數據，支持跨集群恢復。

   ? 故障演練：通過 Chaos Monkey 或 Litmus 注入節點/網絡故障，驗證高可用設計的有效性。

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五、最佳實踐與工具鏈

1. 自動化部署
   ? 使用 kubeadm、RKE 或 Kubespray 快速搭建多 Master 集群。

   ? 結合 Ansible/Terraform 實現基礎設施即代碼（IaC）。

2. 版本與配置管理
   ? 定期升級 Kubernetes 版本，修復已知漏洞。

   ? 通過 OPA/Gatekeeper 實施集群策略，避免配置錯誤導致可用性下降。

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總結
實現 Kubernetes 高可用需從控制平面、數據平面、存儲網絡、監控運維四個維度協同設計。典型方案如：3 Master + 3 etcd 節點 + 多工作節點 + Ceph 存儲 + 跨區 LB。實際部署時需根據業務規模選擇組件冗余級別，并通過持續測試優化容災能力。