Kubernetes集群中kubectl exec返回Nginx 404错误的故障排查与解决
在Kubernetes生产环境中，运维人员偶尔会遇到一些看似简单但排查过程复杂的网络问题。近期在某次Kubernetes v1.31.6到v1.31.7的版本升级后，出现了一个典型现象：当对特定节点上的Pod执行kubectl exec命令时，返回了意外的Nginx 404错误。本文将深入分析这一问题的排查思路和解决方案。
问题现象
运维人员在对集群执行常规管理操作时发现，当针对节点kube-b3ci07.local上的任何Pod执行kubectl exec命令时，都会收到如下错误响应：
error: Internal error occurred: unable to upgrade connection: <html>
<head><title>404 Not Found</title></head>
<body>
<center><h1>404 Not Found</h1></center>
<hr><center>nginx/1.27.3</center>
</body>
</html>
值得注意的是，这个错误只出现在特定节点上，其他节点上的Pod操作完全正常。集群的基础组件包括：
- Kubernetes版本：v1.31.7
- 容器运行时：containerd 1.7.25
- CNI插件：Calico v3.28.2
- 部署方式：kubeadm
- 运行环境：Debian GNU/Linux 11
问题分析
1. 网络流量路径分析
kubectl exec命令的正常执行依赖于Kubernetes的API Server和kubelet之间的通信链路。典型的数据流路径是：
- kubectl客户端发起exec请求
- 请求通过负载均衡器（本例中是HAProxy）到达API Server
- API Server与目标节点的kubelet建立连接
- kubelet与容器运行时交互执行命令
出现Nginx 404错误表明，在这个通信链路的某个环节，请求被错误地路由到了Nginx服务器，而非预期的Kubernetes组件。
2. 关键排查点
通过深入排查，发现了几个重要线索：
-
版本不一致：虽然集群已升级到v1.31.7，但kubectl客户端版本为v1.32.1，存在版本偏差。不过将客户端降级到v1.31.5后问题依旧存在。
-
节点状态异常：问题节点处于Ready但SchedulingDisabled状态，这是运维人员有意为之的配置，用于隔离GitLab Runner的工作负载。
-
网络组件差异：集群前端确实部署了HAProxy 2.9.5作为负载均衡，但错误消息中出现的Nginx 1.27.3并非集群的标准组件。
-
节点重启效应：执行节点滚动重启后，问题自行消失，表明存在某种临时性的网络配置问题。
根本原因
综合各种线索，问题的根本原因可以归结为：
在特定节点上，kubelet与API Server之间的SPDY/WebSocket连接被错误地路由到了某个Nginx实例。这种情况通常发生在：
- 节点网络配置出现异常，导致kubelet的10250端口（默认kubelet端口）的流量被错误转发
- 节点上存在残留的iptables/nftables规则，干扰了正常的kubelet通信
- 节点间的网络路由表出现暂时性不一致
- 某些网络中间件（如负载均衡器或代理）配置不当
在本案例中，由于节点重启后问题消失，最可能的原因是节点上的网络配置出现了临时性不一致，可能是由于：
- 未完全清理的旧网络策略
- 残留的临时路由规则
- 网络接口状态异常
解决方案与最佳实践
1. 临时解决方案
执行节点滚动重启可以立即解决问题：
kubectl drain <问题节点>
systemctl reboot
kubectl uncordon <问题节点>
2. 根本性解决方案
为防止问题再次发生，建议采取以下措施：
-
网络配置检查：
- 使用
ip route和iptables-save检查节点路由和防火墙规则 - 确保kubelet的10250端口没有被其他服务占用或转发
- 使用
-
组件一致性检查：
- 保持kubectl客户端与服务器版本一致
- 定期验证所有节点的网络配置一致性
-
监控与告警：
- 设置对kubelet连接状态的监控
- 对非预期的HTTP响应（如Nginx 404）建立告警机制
-
升级策略优化：
- 在升级前执行完整的预检查
- 采用更稳妥的滚动升级策略
经验总结
这个案例展示了Kubernetes网络问题排查的典型思路：
- 首先确认问题范围（是特定节点还是全局性问题）
- 分析错误信息的特征（如Nginx版本信息）
- 检查组件版本一致性
- 验证网络通信链路
- 考虑临时性配置问题的可能性
对于生产环境中的Kubernetes集群，建议建立完善的变更管理和监控体系，确保能够快速发现和定位此类网络异常。同时，保持所有组件的版本一致性，定期验证网络配置的正确性，可以有效预防类似问题的发生。
通过这次事件，我们再次认识到Kubernetes网络通信的复杂性，以及全面监控系统的重要性。只有深入理解各组件间的交互机制，才能在出现问题时快速定位并解决。
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