在K8S集群中一步步構建一個復雜的MySQL數據庫

didikee 發布于2019-07-01 17:28 / 2897人閱讀

摘要：結束語本文揉合多項技術，構建了一個復雜且可做生產使用的范例，當然，此庫是單實例數據庫，倘若需構建數據庫高可用方案，需部署如集群，其中自動作業備份范例僅使用備份，在生產環境不是很實用，我們需要考慮使用備份以及備份日志。

文檔說明

? 本文面向容器初學者，作者先簡單的用MySQL官方鏡像搭建一個可運行的單實例數據庫，而后考慮生產或現實需求，一步一步完善并揉合K8S多個技術，從而構建一個復雜且可供生產用的MySQL單實例庫。

簡單部署

? 如下所示，我們僅需設置root用戶密碼（環境變量MYSQL_ROOT_PASSWORD），便可輕松的使用MySQL官方鏡像構建一個MySQL數據庫。

# kubectl create -f - <
?    注意：若你的K8S集群是minishift、openshift、origin，因其為安全考慮，不允許容器以root用戶運行，而官方MySQL鏡像卻需root權限，故為使其能順利運行，我們需將anyuid scc賦予default serviceaccount：
# oc adm policy add-scc-to-user anyuid -z default
?    創建一Service以便集群內外均可訪問數據庫，其中集群外需通過nodePort設置的30006端口訪問。
# kubectl create -f - <
?    接著，訪問數據庫并驗證其運行正常：
# kubectl get pod                                   # 當前Pod名稱
NAME                     READY     STATUS    RESTARTS   AGE
mysql-5b5668c448-t44ml   1/1       Running   0          3h

# 通過本機訪問
# kubectl exec -it mysql-5b5668c448-t44ml -- mysql -uroot -pChangeme

mysql> select 1;
+---+
| 1 |
+---+
| 1 |
+---+

# 集群內部通過mysql service訪問：
# kubectl exec -it mysql-5b5668c448-t44ml -- mysql -uroot -pChangeme -hmysql

mysql> select now();
+---------------------+
| now()               |
+---------------------+
| 2018-05-21 07:19:14 |
+---------------------+

# 集群外部，可通過任何一個K8S節點訪問數據庫：
# mysql -uroot -pChangeme -horigin-lb-01 -P30006

mysql> show databases;
+--------------------+
| Database           |
+--------------------+
| information_schema |
| mysql              |
| performance_schema |
| sys                |
+--------------------+
擴展部署
持久化存儲
?    若要確保MySQL重啟后數據仍然存在，我們需為其配置可持久化存儲，作者的實驗環境配置了GlusterFS分布式存儲，其支持K8S動態提供特性，故可執行如下命令創建PVC：
# kubectl create -f - <
?    而后，調整Deploy并掛載卷：
    spec:
      containers:
      - image: mysql
...
        volumeMounts:
        - name: mysql-data
          mountPath: /var/lib/mysql
      volumes:
      - name: mysql-data
        persistentVolumeClaim:
          claimName: mysql
自定義配置文件
?    通過創建cm并掛載到容器中，我們可自定義MySQL配置文件。如下所示，名為mysql-config的cm包含一個custom.cnf文件：
apiVersion: v1
metadata:
  name: mysql-config
data:
  custom.cnf: |
        [mysqld]
        default_storage_engine=innodb
        skip_external_locking
        lower_case_table_names=1
        skip_host_cache
        skip_name_resolve
kind: ConfigMap
?    將cm掛載到容器內：
    spec:
...
      containers:
      - image: mysql
...
        volumeMounts:
        - name: mysql-config
          mountPath: /etc/mysql/conf.d/
...
      volumes:
      - name: mysql-config
        configMap:
          name: mysql-config
...
加密銘感數據
?    用戶密碼等銘感數據以Secret加密保存，而后被Deployment通過volume掛載或環境變量引用。如本例，我們創建root、app 、test用戶，將3個用戶的密碼加密保存：
# echo -n Changeme | base64
Q2hhbmdlbWU=
# kubectl create -f - <
?    Secret創建完成后，我們將用戶明文密碼從Deployment去除，采用環境變量方式引用Secret數據，參見如下Yaml修改，做了3個調整：

鏡像初始化時自動創建MYSQL_DATABASE環境變量¹設置的數據庫；
鏡像初始化時將MYSQL_DATABASE數據庫賦予MYSQL_USER用戶；

root用戶及MYSQL_USER用戶，其密碼均通過secretKeyRef從secret獲取；

    spec:
...
      containers:
      - image: mysql
        name: mysql
        imagePullPolicy: IfNotPresent
        env:
        - name: MYSQL_ROOT_PASSWORD
          valueFrom:
            secretKeyRef:
              name: mysql-user-pwd
              key: mysql-root-pwd
        - name: MYSQL_PASSWORD
          valueFrom:
            secretKeyRef:
              name: mysql-user-pwd
              key: mysql-app-user-pwd
        - name: MYSQL_USER
          value: app
        - name: MYSQL_DATABASE
          value: appdb
容器健康檢查
?    K8S鏡像控制器可通過livenessProbe判斷容器是否異常，進而決定是否重建容器；而Service服務可通過readinessProbe判斷容器服務是否正常，從而確保服務可用性。
?    本例，作者配置的livenessProbe與readinessProbe是一樣的，即連續3次查詢數據庫失敗，則定義為異常。對livenessProbe與readinessProbe詳細用法，不在本文的討論范圍內，可參考K8S官方文檔：

Configure Liveness and Readiness Probes
Pod Lifecycle

    spec:
      containers:
      - image: mysql
...
        livenessProbe:
          exec:
            command:
            - /bin/sh
            - "-c"
            - MYSQL_PWD="${MYSQL_ROOT_PASSWORD}"
            - mysql -h 127.0.0.1 -u root -e "SELECT 1"
          initialDelaySeconds: 30
          timeoutSeconds: 5
          successThreshold: 1
          failureThreshold: 3
        readinessProbe:
          exec:
            command:
            - /bin/sh
            - "-c"
            - MYSQL_PWD="${MYSQL_ROOT_PASSWORD}"
            - mysql -h 127.0.0.1 -u root -e "SELECT 1"
          initialDelaySeconds: 10
          timeoutSeconds: 1
          successThreshold: 1
          failureThreshold: 3
...
容器初始化
假設，我們有這樣的需求：“初始部署MySQL時，其已包應用所需的數據庫、用戶、權限、表結構與數據”。研究MySQL官方鏡像的Dockerfile可知，數據庫初始化時將自動執行目錄/docker-entrypoint-initdb.d內的.sh、.sql、.sql.gz文件，鑒于此，我們可有如下兩種方法：

基于官方鏡像重新編寫Dockerfile，將腳本copy到新鏡像/docker-entrypoint-initdb.d目錄，因需編譯新鏡像，故此方法不靈活；
初始化容器（initContainers）在常規容器（containers）前運行，故在初始化容器中可將腳本拷貝到共享目錄，而后MySQL鏡像掛載此目錄到/docker-entrypoint-initdb.d，此方法靈活。

本例，作者采用初始化容器方案，功能如下：

初始化與常規容器共享名為mysql-initdb的emptyDir，均被掛載到/docker-entrypoint-initdb.d目錄；
初始化容器將.sql文件置于共享的/docker-entrypoint-initdb.d目錄，其含初始化testdb與appdb數據庫；
為了避免MySQL數據庫目錄內的lost+found目錄被誤認為是數據庫，初始化容器中將其刪除；

    spec:
      initContainers:
      - name: mysql-init
        image: busybox
        imagePullPolicy: IfNotPresent
        env:
        - name: MYSQL_TEST_USER_PASSWORD
          valueFrom:
            secretKeyRef:
              name: mysql-user-pwd
              key: mysql-test-user-pwd
        command:  
          - sh
          - "-c"
          - |
            set -ex
            rm -fr /var/lib/mysql/lost+found
            cat > /docker-entrypoint-initdb.d/mysql-testdb-init.sql < /docker-entrypoint-initdb.d/mysql-appdb-init.sql <
完整Deployment

?    通過如上多步調整，MySQL數據庫的Deplyment如下所示：

apiVersion: extensions/v1beta1
kind: Deployment
metadata:
  labels:
    app: mysql
  name: mysql
spec:
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      app: mysql
  template:
    metadata:
      labels:
        app: mysql
    spec:
      initContainers:
      - name: mysql-init
        image: busybox
        imagePullPolicy: IfNotPresent
        env:
        - name: MYSQL_TEST_USER_PASSWORD
          valueFrom:
            secretKeyRef:
              name: mysql-user-pwd
              key: mysql-test-user-pwd
        command:  
          - sh
          - "-c"
          - |
            set -ex
            rm -fr /var/lib/mysql/lost+found
            cat > /docker-entrypoint-initdb.d/mysql-testdb-init.sql < /docker-entrypoint-initdb.d/mysql-appdb-init.sql <
創建此Deployment后，我們有如下組件：
# kubectl get all,pvc,cm,secret
# MySQL Deployment：
NAME           DESIRED   CURRENT   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
deploy/mysql   1         1         1            1           1m

# RS被Deployment調用，其是自動生成的
NAME                 DESIRED   CURRENT   READY     AGE
rs/mysql-998977cdd   1         1         1         1m

# Pod：
NAME                       READY     STATUS    RESTARTS   AGE
po/mysql-998977cdd-v2ks2   1/1       Running   1          1m

# Service：
NAME              TYPE        CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP   PORT(S)          AGE
svc/mysql         NodePort    172.30.3.200            3306:30006/TCP   8h

# Pvc：
NAME            STATUS    VOLUME     CAPACITY   ACCESS MODES STORAGECLASS      AGE
pvc/mysql       Bound     pvc-fe..   1Gi        ROX          glusterfs-raid0   2m

# Configmap：
NAME              DATA      AGE
cm/mysql-config   1         6h

# Secret：
NAME                        TYPE                                  DATA      AGE
secrets/mysql-user-pwd      Opaque                                3         1h
定期自動備份
?    考慮到數據安全性，我們定期備份數據庫，在K8S集群中，我們可配置CronJob實現自動備份作業。首先，創建一個持久化存儲供備份用：
# kubectl create -f - <
?    繼而，配置實際的自動化作業任務，如下所示，每天凌晨0點將使用mysqldump備份appdb數據庫。
# kubectl create -f - < /mysql-backup/mysql-`date +"%Y%m%d"`.sql
            volumeMounts:
            - name: mysql-backup
              mountPath: /mysql-backup
          restartPolicy: OnFailure
          volumes:
          - name: mysql-backup
            persistentVolumeClaim:
              claimName: mysql-backup
EOF
結束語
?    本文揉合K8S多項技術，構建了一個復雜且可做生產使用的范例，當然，此庫是單實例數據庫，倘若需構建數據庫高可用方案，需部署如MySQL HA、PXC集群，其中自動作業備份范例僅使用mysqldump備份，在生產環境不是很實用，我們需要考慮使用xtrabackup備份以及mysqlbinlog備份日志。

 參見docker-entrypoint.sh。 ?

GPU云服務器云服務器 k8s集群管理k8s集群 k8s docker集群搭建構建一個

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在K8S集群中一步步構建一個復雜的MySQL數據庫

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YancyYe 2019-06-28 16:25 評論0 收藏0
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songze 2019-07-01 16:44 評論0 收藏0

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