想提高运维效率,那就把MySQL数据库部署到Kubernetes 集群中

华为云开发者社区
English
摘要:Kubernetes 很多看起来比较“繁琐”的设计的主要目的,都是希望为开发者提供更多的“可扩展性”,给使用者带来更多的“稳定性”和“安全感”。

本文分享自华为云社区《如何在 Kubernetes 集群中搭建一个复杂的 MySQL 数据库?》,作者:zuozewei 。

前言

实际生产环境中,为了稳定和高可用,运维团队一般不会把 MySQL 数据库部署在 Kubernetes 集群中,一般是用云厂商的数据库或者自己在高性能机器(如裸金属服务器)上搭建。

但是,对于测试开发环境,我们完全可以把 MySQL 部署到各自的 Kubernetes 集群中,非常有助于提升运维效率,而且还有助于Kubernetes 使用的经验积累。

简易部署

​如下所示,我们仅需设置 root 用户密码(环境变量 MYSQL_ROOT_PASSWORD), 便可轻松的使用 MySQL 官方镜像构建一个 MySQL 数据库。

apiVersion: extensions/v1beta1
kind: Deployment
metadata:
  labels:
    app: mysql-min
  name: mysql-min
spec:
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      app: mysql-min
  template:
    metadata:
      labels:
        app: mysql-min
    spec:
      containers:
      - image: centos/mysql-57-centos7:latest
        name: mysql-min
        imagePullPolicy: IfNotPresent
        env:
        - name: MYSQL_ROOT_PASSWORD
          value: admin@123

​创建一 Service 以便集群内外均可访问数据库,其中集群外需通过 nodePort 设置的 30336 端口访问。

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  labels:
    app: mysql-min
    release: mysql-min
  name: mysql-min
  namespace: default
spec:
  ports:
  - name: mysql
    port: 3306
    protocol: TCP
    nodePort: 30336
    targetPort: mysql
  selector:
    app: mysql-min
  #目前sessionAffinity可以提供"None""ClientIP"两种设定:
  #None: 以round robin的方式轮询下面的Pods。
  #ClientIP: 以client ip的方式固定request到同一台机器。
  sessionAffinity: None
  type: NodePort
#status:
#  loadBalancer: {}

接着,访问数据库并验证其运行正常:

# kubectl get pod   # 当前Pod名称
NAME                         READY     STATUS    RESTARTS   AGE
mysql-min-5b5668c448-t44ml   1/1       Running   0          3h

# 通过本机访问
# kubectl exec -it mysql-min-5b5668c448-t44ml -- mysql -uroot -padmin@123
mysql> select 1;
+---+
| 1 |
+---+
| 1 |
+---+

# 集群内部通过mysql service访问:
# kubectl exec -it mysql-min-5b5668c448-t44ml -- mysql -uroot -padmin@123 -hmysql

mysql> select now();
+---------------------+
| now()               |
+---------------------+
| 2021-03-13 07:19:14 |
+---------------------+

# 集群外部,可通过任何一个 K8S 节点访问数据库:
# mysql -uroot -padmin@123 -hworker-1 -P30336 

mysql> show databases;
+--------------------+
| Database           |
+--------------------+
| information_schema |
| mysql              |
| performance_schema |
| sys                |
+--------------------+

扩展部署

持久化存储

若要确保 MySQL 重启后数据仍然存在,我们需为其配置可持久化存储,我这里的实验环境使用的是 Local Persistent Volume,也就是说,我希望 Kubernetes 能够直接使用宿主机上的本地磁盘目录,而不依赖于远程存储服务,来提供“持久化”的容器 Volume。这样做的好处很明显,由于这个 Volume 直接使用的是本地磁盘,尤其是 SSD 盘,它的读写性能相比于大多数远程存储来说,要好得多。这个需求对本地物理服务器部署的私有 Kubernetes 集群来说,非常常见。

值得指出的是其次,相比于正常的 PV,一旦这些节点宕机且不能恢复时,本地存储 Volume 的数据就可能丢失。这就要求使用 其的应用必须具备数据备份和恢复的能力,允许你把这些数据定时备份在其他位置。

不难想象, Local Persistent Volume 的设计,主要面临两个难点。

第一个难点在于:如何把本地磁盘抽象成 PV。

可能你会说,Local Persistent Volume 不就等同于 hostPath 加 NodeAffinity 吗?

比如,一个 Pod 可以声明使用类型为 Local 的 PV,而这个 PV 其实就是一个 hostPath 类型的 Volume。如果这个 hostPath 对应的目录,已经在节点 A 上被事先创建好了。那么,我只需要再给这个 Pod 加上一个 nodeAffinity=nodeA,不就可以使用这个 Volume 了吗?

事实上,你绝不应该把一个宿主机上的目录当作 PV 使用。这是因为,这种本地目录的存储行为完全不可控,它所在的磁盘随时都可能被应用写满,甚至造成整个宿主机宕机。而且,不同的本地目录之间也缺乏哪怕最基础的 I/O 隔离机制。

所以,一个 本地存储 Volume 对应的存储介质,一定是一块额外挂载在宿主机的磁盘或者块设备(“额外”的意思是,它不应该是宿主机根目录所使用的主硬盘)。这个原则,我们可以称为“一个 PV 一块盘”。

第二个难点在于:调度器如何保证 Pod 始终能被正确地调度到它所请求的本地 Volume 所在的节点上呢?

造成这个问题的原因在于,对于常规的 PV 来说,Kubernetes 都是先调度 Pod 到某个节点上,然后,再通过“两阶段处理”来“持久化”这台机器上的 Volume 目录,进而完成 Volume 目录与容器的绑定挂载。

可是,对于 Local PV 来说,节点上可供使用的磁盘(或者块设备),必须是运维人员提前准备好的。它们在不同节点上的挂载情况可以完全不同,甚至有的节点可以没这种磁盘。

所以,这时候,调度器就必须能够知道所有节点与 Local Persistent Volume 对应的磁盘的关联关系,然后根据这个信息来调度 Pod。

这个原则,我们可以称为“在调度的时候考虑 Volume 分布”。在 Kubernetes 的调度器里,有一个叫作 VolumeBindingChecker 的过滤条件专门负责这个事情。在 Kubernetes v1.11 中,这个过滤条件已经默认开启了。

基于上述讲述,在开始使用 Local Persistent Volume 之前,你首先需要在集群里配置好磁盘或者块设备。在公有云上,这个操作等同于给虚拟机额外挂载一个磁盘,比如 GCE 的 Local SSD 类型的磁盘就是一个典型例子。

而在我们部署的私有环境中,你有两种办法来完成这个步骤。

  • 第一种,当然就是给你的宿主机挂载并格式化一个可用的本地磁盘,这也是最常规的操作;
  • 第二种,对于实验环境,你其实可以在宿主机上挂载几个 RAM Disk(内存盘)来模拟本地磁盘。

接下来,我会使用第二种方法,在我们之前部署的 Kubernetes 集群上进行实践。首先,在名叫 node-1 的宿主机上创建一个挂载点,比如 /mnt/disks;然后,用几个 RAM Disk 来模拟本地磁盘,如下所示:

# 在node-1上执行
$ mkdir /mnt/disks
$ for vol in vol1 vol2 vol3; do
    mkdir /mnt/disks/$vol
    mount -t tmpfs $vol /mnt/disks/$vol
done

需要注意的是,如果你希望其他节点也能支持 Local Persistent Volume 的话,那就需要为它们也执行上述操作,并且确保这些磁盘的名字(vol1、vol2 等)都不重复。接下来,我们就可以为这些本地磁盘定义对应的 PV 了,如下所示:

apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: mysql-min-pv-local
  namespace: default
spec:
  capacity:
    storage: 5Gi
  volumeMode: Filesystem
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  storageClassName: "mysql-min-storageclass-local"
  persistentVolumeReclaimPolicy: Retain
  #表示使用本地存储
  local:
    path: /mnt/disks/vol1
  #使用local pv时必须定义nodeAffinity,Kubernetes Scheduler需要使用PV的nodeAffinity描述信息来保证Pod能够调度到有对应local volume的Node上。
  #创建local PV之前,你需要先保证有对应的storageClass已经创建。
  nodeAffinity:
    required:
      nodeSelectorTerms:
      - matchExpressions:
        - key: kubernetes.io/hostname
          operator: In
          values:
          # pod 需要分不到的主机名,这台主机上开启了 local-pv 资源。
          - node-1

可以看到,这个 PV 的定义里:local 字段,指定了它是一个 Local Persistent Volume;而 path 字段,指定的正是这个 PV 对应的本地磁盘的路径,即:/mnt/disks/vol1。

当然了,这也就意味着如果 Pod 要想使用这个 PV,那它就必须运行在 node-1 上。所以,在这个 PV 的定义里,需要有一个 nodeAffinity 字段指定 node-1 这个节点的名字。这样,调度器在调度 Pod 的时候,就能够知道一个 PV 与节点的对应关系,从而做出正确的选择。这正是 Kubernetes 实现“在调度的时候就考虑 Volume 分布”的主要方法。

接下来要创建一个 StorageClass 来描述这个 PV,如下所示:

kind: StorageClass
apiVersion: storage.k8s.io/v1
metadata:
  name: mysql-min-storageclass-local
#指定存储类的供应者,比如aws, nfs等,具体取值参考官方说明。
#存储类有一个供应者的参数域,此参数域决定PV使用什么存储卷插件。参数必需进行设置
#由于demo中使用的是本地存储,所以这里写kubernetes.io/no-provisioner.
provisioner: kubernetes.io/no-provisioner
#volumeBindingMode 参数将延迟PVC绑定,直到 pod 被调度。
volumeBindingMode: WaitForFirstConsumer

这个 StorageClass 的名字,叫作 local-storage。需要注意的是,在它的 provisioner 字段,我们指定的是 no-provisioner。这是因为 Local Persistent Volume 目前尚不支持 Dynamic Provisioning,所以它没办法在用户创建 PVC 的时候,就自动创建出对应的 PV。也就是说,我们前面创建 PV 的操作,是不可以省略的。

与此同时,这个 StorageClass 还定义了一个 volumeBindingMode=WaitForFirstConsumer 的属性。它是 Local Persistent Volume 里一个非常重要的特性,即:延迟绑定。

通过这个延迟绑定机制,原本实时发生的 PVC 和 PV 的绑定过程,就被延迟到了 Pod 第一次调度的时候在调度器中进行,从而保证了这个绑定结果不会影响 Pod 的正常调度。

接下来,我们只需要定义一个非常普通的 PVC,就可以让 Pod 使用到上面定义好的 Local Persistent Volume 了,如下所示:

apiVersion: v1
items:
- apiVersion: v1
  kind: PersistentVolumeClaim
  metadata:
    #当启用PVC 保护 alpha 功能时,如果用户删除了一个 pod 正在使用的 PVC,则该 PVC 不会被立即删除。PVC 的删除将被推迟,直到 PVC 不再被任何 pod 使用。
    #可以看到,当 PVC 的状态为 Teminatiing 时,PVC 受到保护,Finalizers 列表中包含 kubernetes.io/pvc-protection:
    finalizers:
    - kubernetes.io/pvc-protection
    labels:
      app: mysql-min
      release: mysql-min
    name: mysql-min
    namespace: default
  spec:
    #PV 的访问模式(accessModes)有三种:
    #ReadWriteOnce(RWO):是最基本的方式,可读可写,但只支持被单个 Pod 挂载。
    #ReadOnlyMany(ROX):可以以只读的方式被多个 Pod 挂载。
    #ReadWriteMany(RWX):这种存储可以以读写的方式被多个 Pod 共享。
    accessModes:
    - ReadWriteOnce
    resources:
      requests:
        storage: 10Gi
    storageClassName: mysql-min-storageclass-local
    #表示使用本地磁盘,实际生产中一般都使用nfs。
    volumeMode: Filesystem
    volumeName: mysql-min-pv-local
#  status:
#    accessModes:
#    - ReadWriteOnce
#    capacity:
#      storage: 1Gi
kind: List

可以看到,这个 PVC 没有任何特别的地方。唯一需要注意的是,它声明的 storageClassName 是 mysql-min-storageclass-local。所以,将来 Kubernetes 的 Volume Controller 看到这个 PVC 的时候,不会为它进行绑定操作。

最后,我们创建 Local Persistent Volume 资源文件:

kubectl apply -f mysql-min-pv-local.yaml
kubectl apply -f mysql-min-storageclass-local.yaml
kubectl apply -f mysql-min-pvc.yaml

而后,调整 Deploy 并挂载卷:

spec:
    containers:
    - image: centos/mysql-57-centos7:latest
...
      volumeMounts:
      - name: data
        mountPath: /var/lib/mysql
    volumes:
    - name: data
      persistentVolumeClaim:
        claimName: mysql-min

自定义配置文件

通过创建 configmap 并挂载到容器中,我们可自定义 MySQL 配置文件。如下所示,名为 mysql-config 的 cm 包含一个 my.cnf 文件:

apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
  name: mysql-config
data:
  my.cnf: |
    [mysqld]
    default_storage_engine=innodb
    skip_external_locking
    lower_case_table_names=1
    skip_host_cache
    skip_name_resolve
    max_connections=2000
    innodb_buffer_pool_size=8589934592
    init_connect='SET collation_connection = utf8_unicode_ci'
    init_connect='SET NAMES utf8'
    character-set-server=utf8
    collation-server=utf8_unicode_ci
    skip-character-set-client-handshake
    query_cache_type=0
    innodb_flush_log_at_trx_commit = 0
    sync_binlog = 0
    query_cache_size = 104857600
    slow_query_log =1
    slow_query_log_file=/var/lib/mysql/slow-query.log
    log-error=/var/lib/mysql/mysql.err
    long_query_time = 0.02
    table_open_cache_instances=16
    table_open_cache = 6000
    skip-grant-tables
    sql_mode=STRICT_TRANS_TABLES,NO_ZERO_IN_DATE,NO_ZERO_DATE,ERROR_FOR_DIVISION_BY_ZERO,NO_AUTO_CREATE_USER,NO_ENGINE_SUBSTITUTION

将 configmap 挂载到容器内:

    spec:
...
      containers:
      - image: centos/mysql-57-centos7:latest
...
        volumeMounts:
        - name: mysql-config
          mountPath: /etc/my.cnf.d/my.cnf
          subPath: my.cnf
...
      volumes:
      - name: mysql-config
        - name: mysql-config
          configMap:
            name: mysql-config
...

设置容器时区

最傻瓜也最方便的处理方式,设置宿主机时区和时间文件与容器的映射。

    spec:
...
      containers:
      - image: centos/mysql-57-centos7:latest
...
        volumeMounts:
        - name: localtime
          readOnly: true
          mountPath: /etc/localtime
...
      volumes:
       - name: localtime
         hostPath:
           type: File
           path: /etc/localtime
...

加密敏感数据

用户密码等敏感数据以 Secret 加密保存,而后被 Deployment 通过 volume 挂载或环境变量引用。如本例,我们创建root、user用户,将用户的密码加密保存:

apiVersion: v1
data:
  #将mysql数据库的所有user的password配置到secret,统一管理
  mysql-password: YWRtaW4=
  mysql-root-password: OVplTmswRGdoSA==
kind: Secret
metadata:
  labels:
    app: mysql-min
    release: mysql-min
  name: mysql-min
  namespace: default
#Secret有三种类型:
#Opaque:base64编码格式的Secret,用来存储密码、密钥等;但数据也通过base64 –decode解码得到原始数据,所有加密性很弱。
#kubernetes.io/dockerconfigjson:用来存储私有docker registry的认证信息。
#kubernetes.io/service-account-token: 用于被serviceaccount引用。serviceaccout创建时Kubernetes会默认创建对应的secret。Pod如果使用了serviceaccount,对应的secret会自动挂载到Pod目录/run/secrets/ kubernetes.io/serviceaccount中。
type: Opaque

Secret 创建完成后,我们将用户明文密码从 Deployment 去除,采用环境变量方式引用 Secret 数据,参见如下 Yaml 修改:

  • root 用户及 MYSQL_USER 用户,其密码均通过 secretKeyRef 从 secret 获取。
    spec:

    ...
        containers:
        - image: centos/mysql-57-centos7:latest
          name: mysql-min
          imagePullPolicy: IfNotPresent
          env:
             #password存储在secret中
             - name: MYSQL_ROOT_PASSWORD
               valueFrom:
                 secretKeyRef:
                   key: mysql-root-password
                   name: mysql-min
             - name: MYSQL_PASSWORD
               valueFrom:
                 secretKeyRef:
                   key: mysql-password
                   name: mysql-min
             - name: MYSQL_USER
               value: zuozewei

    容器健康检查

    K8S 镜像控制器可通过 livenessProbe 判断容器是否异常,进而决定是否重建容器;而 Service 服务可通过 readinessProbe 判断容器服务是否正常,从而确保服务可用性。

​本例配置的 livenessProbe 与 readinessProbe 是一样的,即连续 3 次查询数据库失败,则定义为异常。对 livenessProbe 与readinessProbe 详细用法,不在本文的讨论范围内,可参考 K8S 官方文档:

  • Configure Liveness and Readiness Probes
  • Pod Lifecycle
spec:
      containers:
          image: centos/mysql-57-centos7:latest
...
          #kubelet 使用 liveness probe(存活探针)来确定何时重启容器。例如,当应用程序处于运行状态但无法做进一步操作,liveness 探针将捕获到 deadlock,重启处于该状态下的容器,使应用程序在存在 bug 的情况下依然能够继续运行下去
          livenessProbe:
            exec:
              command:
                - /bin/sh
                - "-c"
                - MYSQL_PWD="${MYSQL_ROOT_PASSWORD}"
                - mysql -h 127.0.0.1 -u root -e "SELECT 1"
            failureThreshold: 3 #探测成功后,最少连续探测失败多少次才被认定为失败。默认是 3。最小值是 1。
            initialDelaySeconds: 30 #容器启动后第一次执行探测是需要等待多少秒。
            periodSeconds: 10 #执行探测的频率。默认是10秒,最小1秒。
            successThreshold: 1 #探测失败后,最少连续探测成功多少次才被认定为成功。默认是 1。对于 liveness 必须是 1。最小值是 1。
            timeoutSeconds: 5 #探测超时时间。默认1秒,最小1秒。
          #Kubelet 使用 readiness probe(就绪探针)来确定容器是否已经就绪可以接受流量。只有当 Pod 中的容器都处于就绪状态时 kubelet 才会认定该 Pod处于就绪状态。该信号的作用是控制哪些 Pod应该作为service的后端。如果 Pod 处于非就绪状态,那么它们将会被从 service 的 load balancer中移除。
          readinessProbe:
            exec:
              command:
                - /bin/sh
                - "-c"
                - MYSQL_PWD="${MYSQL_ROOT_PASSWORD}"
                - mysql -h 127.0.0.1 -u root -e "SELECT 1"
            failureThreshold: 3
            initialDelaySeconds: 5
            periodSeconds: 10
            successThreshold: 1
            timeoutSeconds: 1

容器初始化

容器的一些初始化操作显然适合通过 InitContainer 来完成,这里的 initContainer 是为了保证在 POD 启动前,PV盘 要先行绑定成功,同时为了避免 MySQL 数据库目录内的 lost+found 目录被误认为是数据库,初始化容器中将其删除;

 #Init 容器支持应用容器的全部字段和特性,包括资源限制、数据卷和安全设置。 然而,Init 容器对资源请求和限制的处理稍有不同,在下面 资源 处有说明。 而且 Init 容器不支持 Readiness Probe,因为它们必须在 Pod 就绪之前运行完成。
 #如果为一个 Pod 指定了多个 Init 容器,那些容器会按顺序一次运行一个。 每个 Init 容器必须运行成功,下一个才能够运行。 当所有的 Init 容器运行完成时,Kubernetes 初始化 Pod 并像平常一样运行应用容器。
 #mysql这里的initContainer是为了保证在POD启动前,PV盘要先行绑定成功。
 initContainers:
   - command:
       - rm
       - -fr
       - /var/lib/mysql/lost+found
     image: busybox:1.29.3
     imagePullPolicy: IfNotPresent
     name: remove-lost-found
     resources: {}
     terminationMessagePath: /dev/termination-log
     terminationMessagePolicy: File
     volumeMounts:
       - mountPath: /var/lib/mysql
         name: data
 restartPolicy: Always
 #scheduler 是 kubernetes 的调度器,主要的任务是把定义的 pod 分配到集群的节点上。
 schedulerName: default-scheduler
 securityContext: {}
 #如果您的Pod通常需要超过30秒才能关闭,请确保增加优雅终止宽限期。可以通过在Pod YAML中设置terminationGracePeriodSeconds选项来实现.
 #如果容器在优雅终止宽限期后仍在运行,则会发送SIGKILL信号并强制删除。与此同时,所有的Kubernetes对象也会被清除。
 terminationGracePeriodSeconds: 30
 #定义数据卷PVC,与PV匹配。
 volumes:
   - name: data
     persistentVolumeClaim:
       claimName: mysql-min
   - name: mysql-config
     configMap:
       name: mysql-config
   - name: localtime
     hostPath:
       type: File
       path: /etc/localtime

完整Deployment

通过如上多步调整,MySQL 数据库的 Deplyment 如下所示:

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  annotations:
    deployment.kubernetes.io/revision: "1"
  generation: 1
  labels:
    app: mysql-min
    release: mysql-min
  name: mysql-min
  namespace: default
spec:
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      app: mysql-min
  strategy:
    rollingUpdate:
      maxSurge: 1 #滚动升级时会先启动1个pod
      maxUnavailable: 1 #滚动升级时允许的最大Unavailable的pod个数
    type: RollingUpdate #滚动升级
  template:
    metadata:
      labels:
        app: mysql-min
    spec:
      containers:
        - env:
            #password存储在secret中
            - name: MYSQL_ROOT_PASSWORD
              valueFrom:
                secretKeyRef:
                  key: mysql-root-password
                  name: mysql-min
            - name: MYSQL_PASSWORD
              valueFrom:
                secretKeyRef:
                  key: mysql-password
                  name: mysql-min
            - name: MYSQL_USER
              value: apollo
          image: centos/mysql-57-centos7:latest
          imagePullPolicy: IfNotPresent
          #kubelet 使用 liveness probe(存活探针)来确定何时重启容器。例如,当应用程序处于运行状态但无法做进一步操作,liveness 探针将捕获到 deadlock,重启处于该状态下的容器,使应用程序在存在 bug 的情况下依然能够继续运行下去
          livenessProbe:
            exec:
              command:
                - /bin/sh
                - "-c"
                - MYSQL_PWD="${MYSQL_ROOT_PASSWORD}"
                - mysql -h 127.0.0.1 -u root -e "SELECT 1"
            failureThreshold: 3 #探测成功后,最少连续探测失败多少次才被认定为失败。默认是 3。最小值是 1。
            initialDelaySeconds: 30 #容器启动后第一次执行探测是需要等待多少秒。
            periodSeconds: 10 #执行探测的频率。默认是10秒,最小1秒。
            successThreshold: 1 #探测失败后,最少连续探测成功多少次才被认定为成功。默认是 1。对于 liveness 必须是 1。最小值是 1。
            timeoutSeconds: 5 #探测超时时间。默认1秒,最小1秒。
          name: mysql-min
          ports:
            - containerPort: 3306
              name: mysql
              protocol: TCP
          #Kubelet 使用 readiness probe(就绪探针)来确定容器是否已经就绪可以接受流量。只有当 Pod 中的容器都处于就绪状态时 kubelet 才会认定该 Pod处于就绪状态。该信号的作用是控制哪些 Pod应该作为service的后端。如果 Pod 处于非就绪状态,那么它们将会被从 service 的 load balancer中移除。
          readinessProbe:
            exec:
              command:
                - /bin/sh
                - "-c"
                - MYSQL_PWD="${MYSQL_ROOT_PASSWORD}"
                - mysql -h 127.0.0.1 -u root -e "SELECT 1"
            failureThreshold: 3
            initialDelaySeconds: 5
            periodSeconds: 10
            successThreshold: 1
            timeoutSeconds: 1
          resources:
            requests:
              cpu: 100m
              memory: 256Mi
          #为了达到一个相当高水平的实用性,特别是为了积极开发应用,快速调试失败是很重要的。除了一般的日志采集,Kubernetes还能通过查出重大错误原因来加速调试,并在某种程度上通过kubectl或者UI陈列出来。可以指定一个’terminationMessagePath’来让容器写下它的“death rattle“,比如声明失败消息,堆栈跟踪,免责条款等等。默认途径是‘/dev/termination-log’。
          terminationMessagePath: /dev/termination-log
          # 此字段默认为 “File“,这意味着仅从终止消息文件中检索终止消息。 通过将 terminationMessagePolicy 设置为 “FallbackToLogsOnError“,你就可以告诉 Kubernetes,在容器因错误退出时,如果终止消息文件为空,则使用容器日志输出的最后一块作为终止消息。 日志输出限制为 2048 字节或 80 行,以较小者为准。
          terminationMessagePolicy: File
          #要使用的数据盘目录,在initContainer中会关联此处目录。
          volumeMounts:
            - mountPath: /var/lib/mysql
              name: data
            - name: mysql-config
              mountPath: /etc/my.cnf.d/my.cnf
              subPath: my.cnf
            - name: localtime
              readOnly: true
              mountPath: /etc/localtime
      dnsPolicy: ClusterFirst
      #Init 容器支持应用容器的全部字段和特性,包括资源限制、数据卷和安全设置。 然而,Init 容器对资源请求和限制的处理稍有不同,在下面 资源 处有说明。 而且 Init 容器不支持 Readiness Probe,因为它们必须在 Pod 就绪之前运行完成。
      #如果为一个 Pod 指定了多个 Init 容器,那些容器会按顺序一次运行一个。 每个 Init 容器必须运行成功,下一个才能够运行。 当所有的 Init 容器运行完成时,Kubernetes 初始化 Pod 并像平常一样运行应用容器。
      #mysql这里的initContainer是为了保证在POD启动前,PV盘要先行绑定成功。
      initContainers:
        - command:
            - rm
            - -fr
            - /var/lib/mysql/lost+found
          image: busybox:1.29.3
          imagePullPolicy: IfNotPresent
          name: remove-lost-found
          resources: {}
          terminationMessagePath: /dev/termination-log
          terminationMessagePolicy: File
          volumeMounts:
            - mountPath: /var/lib/mysql
              name: data
      restartPolicy: Always
      #scheduler 是 kubernetes 的调度器,主要的任务是把定义的 pod 分配到集群的节点上。
      schedulerName: default-scheduler
      securityContext: {}
      #如果您的Pod通常需要超过30秒才能关闭,请确保增加优雅终止宽限期。可以通过在Pod YAML中设置terminationGracePeriodSeconds选项来实现.
      #如果容器在优雅终止宽限期后仍在运行,则会发送SIGKILL信号并强制删除。与此同时,所有的Kubernetes对象也会被清除。
      terminationGracePeriodSeconds: 30
      #定义数据卷PVC,与PV匹配。
      volumes:
        - name: data
          persistentVolumeClaim:
            claimName: mysql-min
        - name: mysql-config
          configMap:
            name: mysql-config
        - name: localtime
          hostPath:
            type: File
            path: /etc/localtime

创建此 Deployment 后,我们有如下组件:

# kubectl get all,pvc,cm,secret -l app=mysql-min
# MySQL pod:
NAME                           READY   STATUS    RESTARTS   AGE
pod/mysql-min-f9c9b7b5-q9br4   1/1     Running   6          14d

# Service:
NAME                TYPE       CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP   PORT(S)          AGE
service/mysql-min   NodePort   10.96.184.130   <none>        3306:30336/TCP   16d

# MySQL Deployment:
NAME                        READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
deployment.apps/mysql-min   1/1     1            1           16d

# 副本集ReplicaSet被Deployment调用,其是自动生成的
NAME                                   DESIRED   CURRENT   READY   AGE
replicaset.apps/mysql-min-587cf9fd48   0         0         0       16d
replicaset.apps/mysql-min-589bf8cdc5   0         0         0       16d
replicaset.apps/mysql-min-6b7447c7dd   0         0         0       14d
replicaset.apps/mysql-min-6cc9887459   0         0         0       16d
replicaset.apps/mysql-min-7759579d77   0         0         0       16d
replicaset.apps/mysql-min-84d4d6bd56   0         0         0       15d
replicaset.apps/mysql-min-f9c9b7b5     1         1         1       14d

# Pvc:
NAME                              STATUS   VOLUME               CAPACITY   ACCESS MODES   STORAGECLASS                   AGE
persistentvolumeclaim/mysql-min   Bound    mysql-min-pv-local   5Gi       RWO            mysql-min-storageclass-local   16d

# Secret:
NAME               TYPE     DATA   AGE
secret/mysql-min   Opaque   2      16d

定期自动备份

考虑到数据安全性,我们定期备份数据库,在K8S集群中,我们可配置 CronJob 实现自动备份作业。首先,创建一个持久化存储供备份用:

apiVersion: v1
items:
- apiVersion: v1
  kind: PersistentVolumeClaim
  metadata:
    #当启用PVC 保护 alpha 功能时,如果用户删除了一个 pod 正在使用的 PVC,则该 PVC 不会被立即删除。PVC 的删除将被推迟,直到 PVC 不再被任何 pod 使用。
    #可以看到,当 PVC 的状态为 Teminatiing 时,PVC 受到保护,Finalizers 列表中包含 kubernetes.io/pvc-protection:
    finalizers:
    - kubernetes.io/pvc-protection
    labels:
      app: mysql-min
      release: mysql-min
    name: mysql-min-backup
    namespace: default
  spec:
    #PV 的访问模式(accessModes)有三种:
    #ReadWriteOnce(RWO):是最基本的方式,可读可写,但只支持被单个 Pod 挂载。
    #ReadOnlyMany(ROX):可以以只读的方式被多个 Pod 挂载。
    #ReadWriteMany(RWX):这种存储可以以读写的方式被多个 Pod 共享。
    accessModes:
    - ReadWriteOnce
    resources:
      requests:
        storage: 10Gi
    storageClassName: mysql-min-storageclass-nfs
    #表示使用本地磁盘,实际生产中一般都使用nfs。
    volumeMode: Filesystem
    volumeName: mysql-min-pv-local
#  status:
#    accessModes:
#    - ReadWriteOnce
#    capacity:
#      storage: 1Gi
kind: List

继而,配置实际的自动化作业任务,如下所示,每天凌晨零点点将使用 mysqldump 备份 mall 数据库。

apiVersion: batch/v1beta1
kind: CronJob
metadata:
  name: mysql-backup
spec:
  schedule: "0 0 * * *"
  jobTemplate:
    spec:
      template:
        spec:
          containers:
            - name: mysql-min-backup
              imagePullPolicy: IfNotPresent
              image: centos/mysql-57-centos7:latest
              env:
                #password存储在secret中
                - name: MYSQL_ROOT_PASSWORD
                  valueFrom:
                    secretKeyRef:
                      key: mysql-root-password
                      name: mysql-min
                - name: MYSQL_PASSWORD
                  valueFrom:
                    secretKeyRef:
                      key: mysql-password
                      name: mysql-min
                - name: MYSQL_HOST
                  value: mysql-min
              command:
                - /bin/sh
                - -c
                - |
                  set -ex
                  mysqldump --host=$MYSQL_HOST --user=$MYSQL_ROOT_PASSWORD \
                            --password=$mysql-root-password \
                            --routines --databases mall --single-transaction \
                            > /mysql-backup/mysql-`date +"%Y%m%d"`.sql
              volumeMounts:
                - name: mysql-min-backup
                  mountPath: /mysql-min-backup
          restartPolicy: OnFailure
          volumes:
            - name: mysql-min-backup
              persistentVolumeClaim:
                claimName: mysql-min-backup

小结

​Kubernetes 很多看起来比较“繁琐”的设计的主要目的,都是希望为开发者提供更多的“可扩展性”,给使用者带来更多的“稳定性”和“安全感”。这两个能力的高低,是衡量开源基础设施项目水平的重要标准。 示例中揉合 Kubernetes 多项技术,构建了一个复杂且可做生产使用的单实例数据库。

本文源码:https://github.com/zuozewei/b...

参考资料:

[1]:《深入剖析Kubernetes》

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