Kubernetes主要用于无状态应用程序。 但是,在1.3版本中引入了PetSets,之后它们演变为StatefulSets。 官方文档将StatefulSets描述为“StatefulSets旨在与有状态应用程序和分布式系统一起使用”。
对此最好的用例之一是对数据存储服务进行编排,例如MongoDB,ElasticSearch,Redis,ZooKeeper等。
这些细节可以在 这里 找到。
StatefulSets的一个非常明显的特征是提供稳定网络ID,与 Headless Services 一起使用时,功能可以更加强大。
我们在Kubernetes文档中随时可以查看的信息上不会花费很多时间,让我们专注于运行和扩展MongoDB集群。
你需要一个可以运行的Kubernetes群集并启用RBAC(推荐)。 在本教程中,我将使用GKE集群,但是,AWS EKS或Microsoft的AKS或Kops管理的Kubernetes也是可行的替代方案。
我们将为MongoDB集群部署以下组件:
值得注意的是,每个MongoDB Pod都会运行一个Sidecar,以便动态配置副本集。Sidecar每5秒检查一次新成员。
关键点:
上面提到的两个配置文件也可以在 这里 找到。
你可以通过以下命令查看所有组件状况:
如你所见,该服务没有Cluster-IP,也没有External-IP,它是Headless服务。 此服务将直接解析为StatefulSets的Pod-IP。
让我们来验证一下DNS解析。 我们在集群中启动了一个交互式shell:
服务的DNS规则是<服务名称>.<服务的命名空间>,因此,在我们的例子中看到的是mongo.mongo。
IPs(10.56.6.17,10.56.7.10,10.56.8.11)是我们的Mongo StatefulSets的Pod IPs。 这可以通过在集群内部运行nslookup来测试。
如果你的应用程序部署在Kubernetes的群集中,那么它可以通过以下方式访问节点:
如果要从集群外部访问Mongo节点,你可以为每个Pod部署内部负载平衡或使用Ingress Controller(如NGINX或Traefik)创建一个内部Ingress。
为mongo-1和mongo-2也部署2个此类服务。
你可以将内部负载均衡的IP提供给MongoClient URI。
mongo-0/1/2的外部IP是新创建的TCP负载均衡器的IP。 这些是您的子网或对等网络,如果有的话。
请务必注意,您的应用程序至少应该知道一个当前处于启动状态的Mongo节点,这样可以发现所有其他节点。
我在本地mac上使用Robo 3T作为mongo客户端。 连接到其中一个节点后并运行rs.status(),您可以查看副本集的详细信息,并检查是否已配置其他2个Pod并自动连接到副本集。
现在我们扩展mongo Pods的Stateful Set以检查新的Mongo容器是否被添加到ReplicaSet。
可以看出,所有四个Pod都部署到不同的GKE节点,因此我们的Pod-Anti Affinity策略工作正常。
扩展操作还将自动提供持久卷,该卷将充当新Pod的数据目录。
要检查名为mongo-3的Pod是否已添加到副本集,我们将在同一节点上再次运行rs.status()并观察其差异。
对此最好的用例之一是对数据存储服务进行编排,例如MongoDB,ElasticSearch,Redis,ZooKeeper等。
我们可以把StatefulSets的特性归纳如下:
- 有序索引Pod
- 稳定的网络ID
- 有序并行的Pod管理
- 滚动更新
这些细节可以在 这里 找到。
StatefulSets的一个非常明显的特征是提供稳定网络ID,与 Headless Services 一起使用时,功能可以更加强大。
我们在Kubernetes文档中随时可以查看的信息上不会花费很多时间,让我们专注于运行和扩展MongoDB集群。
你需要一个可以运行的Kubernetes群集并启用RBAC(推荐)。 在本教程中,我将使用GKE集群,但是,AWS EKS或Microsoft的AKS或Kops管理的Kubernetes也是可行的替代方案。
我们将为MongoDB集群部署以下组件:
- 配置HostVM的Daemon Set
- Mongo Pod的Service Account和ClusterRole Binding
- 为Pod提供永久性存储SSDs的Storage Class
- 访问Mongo容器的Headless Service
- Mongo Pods Stateful Set
- GCP Internal LB:从Kubernetes集群外部访问MongoDB(可选)
- 使用Ingress访问Pod(可选)
值得注意的是,每个MongoDB Pod都会运行一个Sidecar,以便动态配置副本集。Sidecar每5秒检查一次新成员。
Daemon Set for HostVM Configuration
Configuration for ServiceAccount, Storage Class, Headless SVC and StatefulSet
关键点:
- 应该使用适当的环境变量仔细配置Mongo的Sidecar,以及为Pod提供的标签,和为deployment和service的命名空间。 有关Sidecar容器的详细信息,请点击此处。
- 默认缓存大小的指导值是:“50%的RAM减去1GB,或256MB”。 鉴于所请求的内存量为2GB,此处的WiredTiger缓存大小已设置为256MB。
- Inter-Pod Anti-Affinity确保在同一个工作节点上不会安排2个Mongo Pod,从而使其能够适应节点故障。 此外,建议将节点保留在不同的可用区中,以便集群能够抵御区域故障。
- 当前部署的Service Account具有管理员权限。 但是,它应该仅限于DB的命名空间。
上面提到的两个配置文件也可以在 这里 找到。
部署MongoDB集群
你可以通过以下命令查看所有组件状况:
如你所见,该服务没有Cluster-IP,也没有External-IP,它是Headless服务。 此服务将直接解析为StatefulSets的Pod-IP。
让我们来验证一下DNS解析。 我们在集群中启动了一个交互式shell:
服务的DNS规则是<服务名称>.<服务的命名空间>,因此,在我们的例子中看到的是mongo.mongo。
IPs(10.56.6.17,10.56.7.10,10.56.8.11)是我们的Mongo StatefulSets的Pod IPs。 这可以通过在集群内部运行nslookup来测试。
如果你的应用程序部署在Kubernetes的群集中,那么它可以通过以下方式访问节点:
如果要从集群外部访问Mongo节点,你可以为每个Pod部署内部负载平衡或使用Ingress Controller(如NGINX或Traefik)创建一个内部Ingress。
GCP Internal LB SVC Configuration(可选)
为mongo-1和mongo-2也部署2个此类服务。
你可以将内部负载均衡的IP提供给MongoClient URI。
mongo-0/1/2的外部IP是新创建的TCP负载均衡器的IP。 这些是您的子网或对等网络,如果有的话。
通过Ingress访问Pod(可选)
也可以使用诸如Nginx之类的Ingress Controller来定向到Mongo StatefulSets的流量。 确保Ingress服务是内部服务,而不是通过PublicIP公开。 Ingress对象的配置看起来像这样:请务必注意,您的应用程序至少应该知道一个当前处于启动状态的Mongo节点,这样可以发现所有其他节点。
我在本地mac上使用Robo 3T作为mongo客户端。 连接到其中一个节点后并运行rs.status(),您可以查看副本集的详细信息,并检查是否已配置其他2个Pod并自动连接到副本集。
rs.status()查看副本集名称和成员个数
每个成员都可以看到FQDN和状态。 此FQDN只能从群集内部访问。
每个secondary成员正在同步到mongo-0,mongo-0是当前的primary。
现在我们扩展mongo Pods的Stateful Set以检查新的Mongo容器是否被添加到ReplicaSet。
可以看出,所有四个Pod都部署到不同的GKE节点,因此我们的Pod-Anti Affinity策略工作正常。
扩展操作还将自动提供持久卷,该卷将充当新Pod的数据目录。
要检查名为mongo-3的Pod是否已添加到副本集,我们将在同一节点上再次运行rs.status()并观察其差异。
对于同一个的Replicaset,成员数现在为4。
新添加的成员遵循与先前成员相同的FQDN方案,并且还与同一主节点同步。
进一步的考虑
- 给Mongo Pod的Node Pool打上合适的label并确保在StatefulSets和HostVM配置的DaemonSets的Spec中指定适当的Node Affinity会很有帮助。 这是因为DaemonSet将调整主机操作系统的一些参数,并且这些设置应仅限于MongoDB Pod。 没有这些设置,对其他应用程序可能会更好。
- 在GKE中给Node Pool打Label非常容易,可以直接从GCP控制台进行。
- 虽然我们在Pod的Spec中指定了CPU和内存限制,但我们也可以考虑部署VPA(Vertical Pod Autoscaler)。
- 可以通过实施网络策略或服务网格(如Istio)来控制从集群内部到我们的数据库的流量。
如果你已经看到这里,我相信你已经浏览了整个博文。 我试图整理很多分散的信息并将其作为一个整体呈现。 我的目标是为您提供足够的信息,以便开始使用Kubernetes上的Stateful Sets,并希望你们中的许多人觉得它很有用。 我们非常欢迎您提出反馈、意见或建议。:)
本文转自DockOne-如何在Kubernetes上扩展MongoDB?