Ця сторінка показує, як запустити реплікований застосунок зі збереженням стану (StatefulSet). Цей застосунок — реплікована база даних MySQL. У топології цього прикладу є один головний сервер і кілька реплік, що використовують асинхронну реплікацію на основі рядків.
Вам треба мати кластер Kubernetes, а також інструмент командного рядка kubectl має бути налаштований для роботи з вашим кластером. Рекомендується виконувати ці настанови у кластері, що має щонайменше два вузли, які не виконують роль вузлів управління. Якщо у вас немає кластера, ви можете створити його, за допомогою minikube або використовувати одну з цих пісочниць:
Вам потрібно мати або динамічний provisioner PersistentVolume з типовим StorageClass, або самостійно статично надати PersistentVolumes, щоб задовольнити PersistentVolumeClaims, які використовуються тут.
Приклад розгортання складається з ConfigMap, двох Service та StatefulSet.
Створіть ConfigMap із наступного файлу конфігурації YAML:
apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
name: mysql
labels:
app: mysql
app.kubernetes.io/name: mysql
data:
primary.cnf: |
# Apply this config only on the primary.
[mysqld]
log-bin
replica.cnf: |
# Apply this config only on replicas.
[mysqld]
super-read-only
kubectl apply -f https://k8s.io/examples/application/mysql/mysql-configmap.yaml
Цей ConfigMap надає перевизначення для my.cnf, що дозволяє вам незалежно керувати конфігурацією на головному сервері MySQL та його репліках. У цьому випадку ви хочете, щоб головний сервер міг надавати логи реплікації реплікам, а репліки відхиляли будь-які записи, які надходять не через реплікацію.
Немає нічого особливого у самому ConfigMap, що зумовлює застосування різних частин до різних Podʼів. Кожен Pod вирішує, яку частину дивитися при ініціалізації, на основі інформації, що надає контролер StatefulSet.
Створіть Service із наступного файлу конфігурації YAML:
# Headless service for stable DNS entries of StatefulSet members.
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
name: mysql
labels:
app: mysql
app.kubernetes.io/name: mysql
spec:
ports:
- name: mysql
port: 3306
clusterIP: None
selector:
app: mysql
---
# Client service for connecting to any MySQL instance for reads.
# For writes, you must instead connect to the primary: mysql-0.mysql.
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
name: mysql-read
labels:
app: mysql
app.kubernetes.io/name: mysql
readonly: "true"
spec:
ports:
- name: mysql
port: 3306
selector:
app: mysql
kubectl apply -f https://k8s.io/examples/application/mysql/mysql-services.yaml
Headless Service надає місце для DNS-записів, які контролери StatefulSet створюють для кожного Podʼа, що є частиною набору. Оскільки headless Service називається mysql, Podʼи доступні через розвʼязання імені <pod-name>.mysql з будь-якого іншого Podʼа в тому самому кластері Kubernetes і просторі імен.
Клієнтський Service, з назвою mysql-read, є звичайним Service з власним кластерним IP, який розподіляє підключення між всіма Podʼами MySQL, які повідомляють про готовність. Набір потенційних точок доступу включає головний сервер MySQL та всі репліки.
Зверніть увагу, що лише запити на читання можуть використовувати клієнтський Service з балансуванням навантаження. Оскільки існує лише один головний сервер MySQL, клієнти повинні підключатися безпосередньо до головного Podʼа MySQL (через його DNS-запис у headless Service) для виконання записів.
Наостанок, створіть StatefulSet із наступного файлу конфігурації YAML:
apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
name: mysql
spec:
selector:
matchLabels:
app: mysql
app.kubernetes.io/name: mysql
serviceName: mysql
replicas: 3
template:
metadata:
labels:
app: mysql
app.kubernetes.io/name: mysql
spec:
initContainers:
- name: init-mysql
image: mysql:5.7
command:
- bash
- "-c"
- |
set -ex
# Generate mysql server-id from pod ordinal index.
[[ $HOSTNAME =~ -([0-9]+)$ ]] || exit 1
ordinal=${BASH_REMATCH[1]}
echo [mysqld] > /mnt/conf.d/server-id.cnf
# Add an offset to avoid reserved server-id=0 value.
echo server-id=$((100 + $ordinal)) >> /mnt/conf.d/server-id.cnf
# Copy appropriate conf.d files from config-map to emptyDir.
if [[ $ordinal -eq 0 ]]; then
cp /mnt/config-map/primary.cnf /mnt/conf.d/
else
cp /mnt/config-map/replica.cnf /mnt/conf.d/
fi
volumeMounts:
- name: conf
mountPath: /mnt/conf.d
- name: config-map
mountPath: /mnt/config-map
- name: clone-mysql
image: gcr.io/google-samples/xtrabackup:1.0
command:
- bash
- "-c"
- |
set -ex
# Skip the clone if data already exists.
[[ -d /var/lib/mysql/mysql ]] && exit 0
# Skip the clone on primary (ordinal index 0).
[[ `hostname` =~ -([0-9]+)$ ]] || exit 1
ordinal=${BASH_REMATCH[1]}
[[ $ordinal -eq 0 ]] && exit 0
# Clone data from previous peer.
ncat --recv-only mysql-$(($ordinal-1)).mysql 3307 | xbstream -x -C /var/lib/mysql
# Prepare the backup.
xtrabackup --prepare --target-dir=/var/lib/mysql
volumeMounts:
- name: data
mountPath: /var/lib/mysql
subPath: mysql
- name: conf
mountPath: /etc/mysql/conf.d
containers:
- name: mysql
image: mysql:5.7
env:
- name: MYSQL_ALLOW_EMPTY_PASSWORD
value: "1"
ports:
- name: mysql
containerPort: 3306
volumeMounts:
- name: data
mountPath: /var/lib/mysql
subPath: mysql
- name: conf
mountPath: /etc/mysql/conf.d
resources:
requests:
cpu: 500m
memory: 1Gi
livenessProbe:
exec:
command: ["mysqladmin", "ping"]
initialDelaySeconds: 30
periodSeconds: 10
timeoutSeconds: 5
readinessProbe:
exec:
# Перевірити, що ми можемо виконувати запити через TCP (skip-networking вимкнено).
command: ["mysql", "-h", "127.0.0.1", "-e", "SELECT 1"]
initialDelaySeconds: 5
periodSeconds: 2
timeoutSeconds: 1
- name: xtrabackup
image: gcr.io/google-samples/xtrabackup:1.0
ports:
- name: xtrabackup
containerPort: 3307
command:
- bash
- "-c"
- |
set -ex
cd /var/lib/mysql
# Determine binlog position of cloned data, if any.
if [[ -f xtrabackup_slave_info && "x$(<xtrabackup_slave_info)" != "x" ]]; then
# XtraBackup already generated a partial "CHANGE MASTER TO" query
# because we're cloning from an existing replica. (Need to remove the tailing semicolon!)
cat xtrabackup_slave_info | sed -E 's/;$//g' > change_master_to.sql.in
# Ignore xtrabackup_binlog_info in this case (it's useless).
rm -f xtrabackup_slave_info xtrabackup_binlog_info
elif [[ -f xtrabackup_binlog_info ]]; then
# We're cloning directly from primary. Parse binlog position.
[[ `cat xtrabackup_binlog_info` =~ ^(.*?)[[:space:]]+(.*?)$ ]] || exit 1
rm -f xtrabackup_binlog_info xtrabackup_slave_info
echo "CHANGE MASTER TO MASTER_LOG_FILE='${BASH_REMATCH[1]}',\
MASTER_LOG_POS=${BASH_REMATCH[2]}" > change_master_to.sql.in
fi
# Check if we need to complete a clone by starting replication.
if [[ -f change_master_to.sql.in ]]; then
echo "Waiting for mysqld to be ready (accepting connections)"
until mysql -h 127.0.0.1 -e "SELECT 1"; do sleep 1; done
echo "Initializing replication from clone position"
mysql -h 127.0.0.1 \
-e "$(<change_master_to.sql.in), \
MASTER_HOST='mysql-0.mysql', \
MASTER_USER='root', \
MASTER_PASSWORD='', \
MASTER_CONNECT_RETRY=10; \
START SLAVE;" || exit 1
# In case of container restart, attempt this at-most-once.
mv change_master_to.sql.in change_master_to.sql.orig
fi
# Start a server to send backups when requested by peers.
exec ncat --listen --keep-open --send-only --max-conns=1 3307 -c \
"xtrabackup --backup --slave-info --stream=xbstream --host=127.0.0.1 --user=root"
volumeMounts:
- name: data
mountPath: /var/lib/mysql
subPath: mysql
- name: conf
mountPath: /etc/mysql/conf.d
resources:
requests:
cpu: 100m
memory: 100Mi
volumes:
- name: conf
emptyDir: {}
- name: config-map
configMap:
name: mysql
volumeClaimTemplates:
- metadata:
name: data
spec:
accessModes: ["ReadWriteOnce"]
resources:
requests:
storage: 10Gi
kubectl apply -f https://k8s.io/examples/application/mysql/mysql-statefulset.yaml
Ви можете спостерігати за процесом запуску, виконавши:
kubectl get pods -l app=mysql --watch
Через деякий час ви повинні побачити, що всі 3 Podʼи стануть Running:
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
mysql-0 2/2 Running 0 2m
mysql-1 2/2 Running 0 1m
mysql-2 2/2 Running 0 1m
Натисніть Ctrl+C, щоб скасувати перегляд.
Цей маніфест використовує різноманітні техніки для керування Podʼами зі збереженням стану в межах StatefulSet. У наступному розділі підкреслено деякі з цих технік, щоб пояснити, що відбувається під час створення Podʼів StatefulSet.
Контролер StatefulSet запускає Podʼи по одному, в порядку їх індексів. Він чекає, доки кожен Pod не повідомить про готовність, перш ніж запустити наступний.
Крім того, контролер призначає кожному Podʼу унікальне, стабільне імʼя у формі <statefulset-name>-<ordinal-index>, в результаті отримуємо Podʼи з іменами mysql-0, mysql-1 та mysql-2.
Шаблон Podʼа у вищенаведеному маніфесті StatefulSet використовує ці властивості, щоб здійснити впорядкований запуск реплікації MySQL.
Перед запуском будь-яких контейнерів у специфікації Podʼа, спочатку Pod запускає будь-які контейнери ініціалізації у визначеному порядку.
Перший контейнер ініціалізації, init-mysql, генерує спеціальні конфігураційні файли MySQL на основі порядкового індексу.
Скрипт визначає свій власний порядковий індекс, витягуючи його з кінця імені Podʼа, яке повертається командою hostname. Потім він зберігає порядковий індекс (з числовим зміщенням для уникнення зарезервованих значень) у файлі з назвою server-id.cnf в теці conf.d MySQL. Це перетворює унікальний, стабільний ідентифікатор, наданий StatefulSet, у домен ідентифікаторів серверів MySQL, які вимагають таких же властивостей.
Скрипт у контейнері init-mysql також застосовує або primary.cnf, або replica.cnf з ConfigMap, копіюючи вміст у conf.d. Оскільки у топології цього прикладу є лише один головний сервер MySQL та будь-яка кількість реплік, скрипт призначає порядковий індекс 0 головному серверу, а всі інші — репліками. Разом з гарантією контролера StatefulSet щодо порядку розгортання, це забезпечує готовність головного сервера MySQL перед створенням реплік, щоб вони могли почати реплікацію.
Загалом, коли новий Pod приєднується до набору як репліка, він повинен припускати, що головний сервер MySQL може вже містити дані. Також він повинен припускати, що логи реплікації можуть не сягати самого початку. Ці консервативні припущення є ключем до того, щоб запущений StatefulSet міг масштабуватися вгору та вниз з часом, а не залишатися фіксованим на своєму початковому розмірі.
Другий контейнер ініціалізації, з назвою clone-mysql, виконує операцію клонування на реплікаційному Podʼі першого разу, коли він запускається на порожньому PersistentVolume. Це означає, що він копіює всі наявні дані з іншого працюючого Podʼа, таким чином, його локальний стан є достатньо консистентним для початку реплікації з головного сервера.
MySQL сам по собі не надає механізму для цього, тому приклад використовує популярний відкритий інструмент — Percona XtraBackup. Під час клонування сервер-джерело MySQL може мати знижену продуктивність. Щоб мінімізувати вплив на головний сервер MySQL, скрипт вказує кожному Podʼу отримувати дані з Podʼа, чий порядковий індекс на одиницю менший. Це працює через те, що контролер StatefulSet завжди гарантує, що Pod N є готовим перед запуском Podʼа N+1.
Після успішного завершення контейнерів ініціалізації запускаються звичайні контейнери. Podʼи MySQL складаються з контейнера mysql, в якому працює фактичний сервер mysqld, та контейнера xtrabackup, який діє як sidecar.
Sidecar xtrabackup переглядає клоновані файли даних і визначає, чи необхідно ініціалізувати реплікацію MySQL на репліці. У цьому випадку він чекає, доки mysqld буде готовий, а потім виконує команди CHANGE MASTER TO та START SLAVE з параметрами реплікації, отриманими з клонованих файлів XtraBackup.
Після того як репліка починає реплікацію, вона запамʼятовує свій головний сервер MySQL і автоматично підʼєднується, якщо сервер перезапускається або зʼєднання втрачається. Також, оскільки репліки шукають головний сервер за його стабільним DNS-імʼям (mysql-0.mysql), вони автоматично знаходять головний сервер навіть якщо він отримує новий IP Podʼа через перепланування.
Нарешті, після початку реплікації, контейнер xtrabackup слухає зʼєднання з інших Podʼів, які запитують клон даних. Цей сервер залишається активним нескінченно довго в разі, якщо StatefulSet масштабується вгору, або якщо наступний Pod втрачає свій PersistentVolumeClaim і потрібно повторно виконати клонування.
Ви можете надіслати тестові запити до головного сервера MySQL (хост mysql-0.mysql) запустивши тимчасовий контейнер з образом mysql:5.7 і використовуючи бінарний файл клієнта mysql.
kubectl run mysql-client --image=mysql:5.7 -i --rm --restart=Never --\
mysql -h mysql-0.mysql <<EOF
CREATE DATABASE test;
CREATE TABLE test.messages (message VARCHAR(250));
INSERT INTO test.messages VALUES ('hello');
EOF
Використовуйте хост mysql-read, щоб надіслати тестові запити до будь-якого сервера, який повідомляє про готовність:
kubectl run mysql-client --image=mysql:5.7 -i -t --rm --restart=Never --\
mysql -h mysql-read -e "SELECT * FROM test.messages"
Ви повинні отримати вивід схожий на цей:
Waiting for pod default/mysql-client to be running, status is Pending, pod ready: false
+---------+
| message |
+---------+
| hello |
+---------+
pod "mysql-client" deleted
Щоб продемонструвати, що Service mysql-read розподіляє підключення між
серверами, ви можете запустити SELECT @@server_id у циклі:
kubectl run mysql-client-loop --image=mysql:5.7 -i -t --rm --restart=Never --\
bash -ic "while sleep 1; do mysql -h mysql-read -e 'SELECT @@server_id,NOW()'; done"
Ви повинні бачити, що @@server_id змінюється випадковим чином, оскільки може бути вибрана інша точка доступу при кожній спробі підключення:
+-------------+---------------------+
| @@server_id | NOW() |
+-------------+---------------------+
| 100 | 2006-01-02 15:04:05 |
+-------------+---------------------+
+-------------+---------------------+
| @@server_id | NOW() |
+-------------+---------------------+
| 102 | 2006-01-02 15:04:06 |
+-------------+---------------------+
+-------------+---------------------+
| @@server_id | NOW() |
+-------------+---------------------+
| 101 | 2006-01-02 15:04:07 |
+-------------+---------------------+
Ви можете натиснути Ctrl+C, коли захочете зупинити цикл, але цікаво тримати його запущеним в іншому вікні, щоб бачити ефект від наступних кроків.
Щоб продемонструвати підвищену доступність читання з пулу реплік замість одного сервера, залиште цикл SELECT @@server_id, запущений вище, активним, тоді як ви змушуєте Pod вийти зі стану Ready.
Проба готовності для контейнера mysql виконує команду mysql -h 127.0.0.1 -e 'SELECT 1', щоб переконатися, що сервер запущений і може виконувати запити.
Один зі способів змусити цю пробу готовності не спрацювати — зламати цю команду:
kubectl exec mysql-2 -c mysql -- mv /usr/bin/mysql /usr/bin/mysql.off
Ця дія втручається у файлову систему контейнера Podʼа mysql-2 і перейменовує команду mysql, щоб проба готовності не могла її знайти. Через кілька секунд Pod повинен повідомити про один зі своїх контейнерів як неготовий, що можна перевірити за допомогою:
kubectl get pod mysql-2
Перевірте значення 1/2 у стовпці READY:
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
mysql-2 1/2 Running 0 3m
На цьому етапі ви повинні бачити продовження роботи вашого циклу SELECT @@server_id, хоча він більше не повідомляє про 102. Нагадаємо, що скрипт init-mysql визначив server-id як 100 + $ordinal, тож ідентифікатор сервера 102 відповідає Podʼу mysql-2.
Тепер відновіть Pod і він повинен знову зʼявитися у виводі циклу через кілька секунд:
kubectl exec mysql-2 -c mysql -- mv /usr/bin/mysql.off /usr/bin/mysql
Контролер StatefulSet також створює Podʼи знову, якщо вони видалені, подібно до того, як це робить ReplicaSet для Podʼів без збереження стану.
kubectl delete pod mysql-2
Контролер StatefulSet помічає, що Podʼа mysql-2 більше не існує, і створює новий з тією ж назвою та повʼязаний з тим самим PersistentVolumeClaim. Ви повинні побачити, що ідентифікатор сервера 102 зникне з виводу циклу протягом певного часу і потім повернеться самостійно.
Якщо у вашому кластері Kubernetes є кілька вузлів, ви можете симулювати відмову вузла (наприклад, під час оновлення вузлів) за допомогою команди drain.
Спочатку визначте, на якому вузлі знаходиться один із Podʼів MySQL:
kubectl get pod mysql-2 -o wide
Назва вузла повинна зʼявитися у останньому стовпчику:
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE
mysql-2 2/2 Running 0 15m 10.244.5.27 kubernetes-node-9l2t
Потім виконайте drain вузла такою командою: вона виконує cordon вузла, щоб нові Podʼи не могли туди плануватися, а потім виселяє всі наявні Podʼи. Замість <node-name> підставте назву вузла, яку ви знайшли на попередньому кроці.
# Дивіться вище поради щодо впливу на інші робочі навантаження
kubectl drain <node-name> --force --delete-emptydir-data --ignore-daemonsets
Тепер ви можете спостерігати, як Pod переплановується на іншому вузлі:
kubectl get pod mysql-2 -o wide --watch
Це має виглядати приблизно так:
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE
mysql-2 2/2 Terminating 0 15m 10.244.1.56 kubernetes-node-9l2t
[...]
mysql-2 0/2 Pending 0 0s <none> kubernetes-node-fjlm
mysql-2 0/2 Init:0/2 0 0s <none> kubernetes-node-fjlm
mysql-2 0/2 Init:1/2 0 20s 10.244.5.32 kubernetes-node-fjlm
mysql-2 0/2 PodInitializing 0 21s 10.244.5.32 kubernetes-node-fjlm
mysql-2 1/2 Running 0 22s 10.244.5.32 kubernetes-node-fjlm
mysql-2 2/2 Running 0 30s 10.244.5.32 kubernetes-node-fjlm
І знову, ви повинні побачити, що ідентифікатор сервера 102 зник з виводу циклу SELECT @@server_id протягом певного часу, а потім повернувся.
Тепер виконайте uncordon вузла, щоб повернути його до звичайного стану:
kubectl uncordon <node-name>
Коли ви використовуєте реплікацію MySQL, ви можете збільшувати пропускну здатність для запитів на читання, додаючи репліки. Для StatefulSet це можна зробити однією командою:
kubectl scale statefulset mysql --replicas=5
Спостерігайте, як нові Podʼи запускаються, виконавши:
kubectl get pods -l app=mysql --watch
Коли вони будуть готові, ви побачите, що ідентифікатори серверів 103 та 104 починають зʼявлятися у виводі циклу SELECT @@server_id.
Ви також можете перевірити, що ці нові сервери мають дані, які ви додали ще до того, як вони зʼявилися:
kubectl run mysql-client --image=mysql:5.7 -i -t --rm --restart=Never --\
mysql -h mysql-3.mysql -e "SELECT * FROM test.messages"
Waiting for pod default/mysql-client to be running, status is Pending, pod ready: false
+---------+
| message |
+---------+
| hello |
+---------+
pod "mysql-client" deleted
Зменшення кількості реплік так само безпроблемне:
kubectl scale statefulset mysql --replicas=3
Хоча збільшення створює нові PersistentVolumeClaims автоматично, зменшення автоматично не видаляє ці PVC.
Це дає вам можливість залишити ці ініціалізовані PVC для швидшого збільшення, або вилучити дані перед їх видаленням.
Ви можете перевірити це, виконавши:
kubectl get pvc -l app=mysql
Це покаже, що всі 5 PVC все ще існують, попри те, що StatefulSet був зменшений до 3:
NAME STATUS VOLUME CAPACITY ACCESSMODES AGE
data-mysql-0 Bound pvc-8acbf5dc-b103-11e6-93fa-42010a800002 10Gi RWO 20m
data-mysql-1 Bound pvc-8ad39820-b103-11e6-93fa-42010a800002 10Gi RWO 20m
data-mysql-2 Bound pvc-8ad69a6d-b103-11e6-93fa-42010a800002 10Gi RWO 20m
data-mysql-3 Bound pvc-50043c45-b1c5-11e6-93fa-42010a800002 10Gi RWO 2m
data-mysql-4 Bound pvc-500a9957-b1c5-11e6-93fa-42010a800002 10Gi RWO 2m
Якщо ви не збираєтеся повторно використовувати додаткові PVC, ви можете їх видалити:
kubectl delete pvc data-mysql-3
kubectl delete pvc data-mysql-4
Припиніть цикл SELECT @@server_id, натиснувши Ctrl+C в його терміналі або виконавши наступне з іншого терміналу:
kubectl delete pod mysql-client-loop --now
Видаліть StatefulSet. Це також розпочне завершення Podʼів.
kubectl delete statefulset mysql
Перевірте, що Podʼи зникають. Завершення їхньої роботи може зайняти деякий час.
kubectl get pods -l app=mysql
Ви будете знати, що Podʼи завершилися, коли вищезазначена команда поверне:
No resources found.
Видаліть ConfigMap, Services та PersistentVolumeClaims.
kubectl delete configmap,service,pvc -l app=mysql
Якщо ви вручну надавали PersistentVolumes, вам також потрібно вручну видалити їх, а також звільнити відповідні ресурси. Якщо ви використовували динамічний provisioner, він автоматично видаляє PersistentVolumes, коли бачить, що ви видалили PersistentVolumeClaims. Деякі динамічні provisioners (такі як ті, що стосуються EBS та PD) також звільняють відповідні ресурси при видаленні PersistentVolumes.