024.Kubernetes掌握Pod-部署MongoDB

一 前期准备

1.1 前置条件

• 集群部署：Kubernetes集群部署参考003——019。
• glusterfs-Kubernetes部署：参考《附010.Kubernetes永久存储之GlusterFS超融合部署》。

1.2 部署规划

本实验使用StatefulSet部署MongoDB集群，同时每个MongoDB实例使用glusterfs实现永久存储。从而部署无单点故障、高可用、可动态扩展的MongoDB集群。

部署架构如下：

二 创建StatefulSet

2.1 创建storageclass存储类型

[root@k8smaster01 ~]# vi heketi-secret.yaml			#创建用于保存密码的secret
apiVersion: v1
kind: Secret
metadata:
  name: heketi-secret
  namespace: heketi
data:
  # base64 encoded password. E.g.: echo -n "mypassword" | base64
  key: YWRtaW4xMjM=
type: kubernetes.io/glusterfs

[root@k8smaster01 heketi]# kubectl create -f heketi-secret.yaml	#创建heketi
[root@k8smaster01 heketi]# kubectl get secrets -n heketi
NAME                                 TYPE                                  DATA   AGE
default-token-6n746                  kubernetes.io/service-account-token   3      144m
heketi-config-secret                 Opaque                                3      142m
heketi-secret                        kubernetes.io/glusterfs               1      3m1s
heketi-service-account-token-ljlkb   kubernetes.io/service-account-token   3      143m
[root@k8smaster01 ~]# mkdir mongo
[root@k8smaster01 ~]# cd mongo

[root@k8smaster01 heketi]# vi storageclass-fast.yaml
apiVersion: storage.k8s.io/v1
kind: StorageClass
metadata:
  name: fast
parameters:
  resturl: "http://10.254.82.26:8080"
  clusterid: "d96022e907f82045dcc426a752adc47c"
  restauthenabled: "true"
  restuser: "admin"
  secretName: "heketi-secret"
  secretNamespace: "default"
  volumetype: "replicate:3"
provisioner: kubernetes.io/glusterfs
reclaimPolicy: Delete

[root@k8smaster01 heketi]# kubectl create -f storageclass-fast.yaml
[root@k8smaster01 heketi]# kubectl get storageclasses/fast

2.2 授权ServiceAccount

本实验2.4步骤需要使用mongo-sidecar的pod来配置管理mongo pod。

由于默认的service account仅仅只能获取当前Pod自身的相关属性，无法观察到其他名称空间Pod的相关属性信息。如果想要扩展Pod，或者一个Pod需要用于管理其他Pod或者是其他资源对象，是无法通过自身的名称空间的serviceaccount进行获取其他Pod的相关属性信息的，因此需要进行手动创建一个serviceaccount，并在创建Pod时进行定义。或者直接将默认的serviceaccount进行授权。

[root@uk8s-m-01 mongo]# vi defaultaccout.yaml
---
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1beta1
kind: ClusterRoleBinding
metadata:
  name: DDefault-Cluster-Admin
subjects:
  - kind: ServiceAccount
    # Reference to upper's `metadata.name`
    name: default
    # Reference to upper's `metadata.namespace`
    namespace: default
roleRef:
  kind: ClusterRole
  name: cluster-admin
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io

[root@uk8s-m-01 mongo]# kubectl apply -f defaultaccout.yaml

2.3 创建headless Service

[root@k8smaster01 mongo]# vi mongo-headless-service.yaml

略

提示：本实验直接将headless结合在StatefulSet同一个yaml文件中，参考2.4。

2.4 创建StatefulSet

[root@k8smaster01 mongo]# vi statefulset-mongo.yaml
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: mongo
  labels:
    name: mongo
spec:
  ports:
  - port: 27017
    targetPort: 27017
  clusterIP: None
  selector:
    role: mongo
---                                  #以上为headless-service
apiVersion: apps/v1beta1
kind: StatefulSet
metadata:
  name: mongo
spec:
  serviceName: "mongo"
  replicas: 3
  template:
    metadata:
      labels:
        role: mongo
        environment: test
    spec:
      terminationGracePeriodSeconds: 10
      containers:
        - name: mongo
          image: mongo:3.4             #新版可能不支持smallfiles参数，因此指定为3.4版本
          command:
            - mongod
            - "--replSet"
            - rs0
            - "--bind_ip"
            - 0.0.0.0
            - "--smallfiles"           #使用较小的默认文件
            - "--noprealloc"           #禁用数据文件预分配
          ports:
            - containerPort: 27017
          volumeMounts:
            - name: mongo-persistent-storage
              mountPath: /data/db
        - name: mongo-sidecar
          image: cvallance/mongo-k8s-sidecar
          env:
            - name: MONGO_SIDECAR_POD_LABELS
              value: "role=mongo,environment=test"
            - name: KUBERNETES_MONGO_SERVICE_NAME
              value: "mongo"
  volumeClaimTemplates:
  - metadata:
      name: mongo-persistent-storage
      annotations:
        volume.beta.kubernetes.io/storage-class: "fast"
    spec:
      accessModes: [ "ReadWriteOnce" ]
      resources:
        requests:
          storage: 2Gi

释义：

1. 该StatefulSet定义了两个容器：mingo和mongo-sidecar。mongo是主服务程序，mongo-sidecar是将多个mongo实例进行集群设置的工具。同时mongo-sidecar中设置了如下环境变量：

• MONGO_SIDECAR_POD_LABELS：设置为mongo容器的标签，用于sidecar查询它所要管理的MongoDB集群实例。
• KUBERNETES_MONGO_SERVICE_NAME：它的值为mongo，表示sidecar将使用mongo这个服务名来完成MongoDB集群的设置。

2. replicas=3表示MongoDB集群由3个mongo实例组成。
3. volumeClaimTemplates是StatefulSet最重要的存储设置。在annotations段设置volume.beta.kubernetes.io/storage-class="fast"表示使用名为fast的StorageClass自动为每个mongo Pod实例分配后端存储。
4. resources.requests.storage=2Gi表示为每个mongo实例都分配2GiB的磁盘空间。

[root@k8smaster01 mongo]# kubectl create -f statefulset-mongo.yaml	#创建mongo

提示：由于国内mongo镜像可能无法pull，建议通过VPN等方式提前pull镜像，然后上传至所有node节点。

  1 [root@VPN ~]# docker pull cvallance/mongo-k8s-sidecar:latest
  2 [root@VPN ~]# docker pull mongo:3.4.4
  3 [root@VPN ~]# docker save -o mongo-k8s-sidecar.tar cvallance/mongo-k8s-sidecar:latest
  4 [root@VPN ~]# docker save -o mongo_3_4_4.tar mongo:3.4.4
  5 [root@k8snode01 ~]# docker load -i mongo-k8s-sidecar.tar
  6 [root@k8snode01 ~]# docker load -i mongo.tar
  7 [root@k8snode01 ~]# docker images

创建异常可通过如下方式删除，重新创建：

kubectl delete -f statefulset-mongo.yaml
kubectl delete -f mongo-headless-service.yaml
kubectl delete pvc -l role=mongo

三 确认验证

3.1 查看资源

[root@k8smaster01 mongo]# kubectl get pod -l role=mongo			#查看集群pod
NAME      READY   STATUS    RESTARTS   AGE
mongo-0   2/2     Running   0          9m44s
mongo-1   2/2     Running   0          7m51s
mongo-2   2/2     Running   0          6m1s

StatefulSet会用volumeClaimTemplates中的定义为每个Pod副本都创建一个PVC实例，每个PVC的名称由StatefulSet定义中volumeClaimTemplates的名称和Pod副本的名称组合而成。

[root@k8smaster01 mongo]# kubectl get pvc

[root@k8smaster01 mongo]# kubectl get pods mongo-0 -o yaml | grep -A 3 volumes	#查看挂载

3.2 查看mongo集群

登录任意一个mongo Pod，在mongo命令行界面用rs.status()命令查看MongoDB集群的状态，该mongodb集群已由sidecar完成了创建。在集群中包含3个节点 每个节点的名称都是StatefulSet设置的DNS域名格式的网络标识名称：

mongo-0.mongo.default.svc.cluster.local

mongo-1.mongo.default.svc.cluster.local

mongo-2.mongo.default.svc.cluster.local

同时，可以查看每个mongo实例各自的角色（PRIMARY或SECONDARY）。

[root@k8smaster01 mongo]# kubectl exec -ti mongo-0 -- mongo
……
rs0:PRIMARY> rs.status()

四 集群常见管理

4.1 MongoDB扩容

运行环境过程中，若3个mongo实例不足以满足业务的要求，可对mongo集群进行扩容。仅需要通过对StatefulSet进行scale操作，从而实现在mongo集群中自动添加新的mongo节点。

[root@k8smaster01 ~]# kubectl scale statefulset mongo --replicas=4	#扩容为4个
[root@k8smaster01 ~]# kubectl get pod -l role=mongo
NAME      READY   STATUS    RESTARTS   AGE
mongo-0   2/2     Running   0          105m
mongo-1   2/2     Running   0          103m
mongo-2   2/2     Running   0          101m
mongo-3   2/2     Running   0          50m

4.2 查看集群成员

[root@k8smaster01 mongo]# kubectl exec -ti mongo-0 -- mongo
……
rs0:PRIMARY> rs.status()
……

4.3 故障自动恢复

若在系统运行过程中，某个mongo实例或其所在主机发生故障，则StatefulSet将会自动重建该mongo实例，并保证其身份（ID）和使用的数据（PVC） 不变。以下为mongo-0实例发生故障进行模拟，StatefulSet将会自动重建mongo-0实例，并为其挂载之前分配的PVC“mongo-persistent-storage-mongo-0”。新的服务“mongo-0”在重新启动后，原数据库中的数据不会丢失，可继续使用。

[root@k8smaster01 ~]# kubectl get pvc
[root@k8smaster01 ~]# kubectl delete pod mongo-0
[root@k8smaster01 mongo]# kubectl exec -ti mongo-0 -- mongo
……
rs0:PRIMARY> rs.status()
……

提示：进入某个实例查看mongo集群的状态，mongo-0发生故障前在集群中的角色为PRIMARY，在其脱离集群后，mongo集群会自动选出一个SECONDARY节点提升为PRIMARY节点（本例中为mongo-2）。重启后的mongo-0则会成为一个新的SECONDARY节点。