在 Kubernetes 部署 PostgreSQL

Kubernetes是一个开源容器编排系统，用于自动化容器化应用程序的部署，扩展和管理。在 Kubernetes 上运行 PostgreSQL 数据库是目前经常会讨论到主题，因为 Kubernetes 提供了使用持久卷，有状态集等来配置有状态容器的方法。

本文旨在提供在 Kubernetes 集群上运行 PostgreSQL 数据库的步骤。

准备工作

一个 Kubernetes 集群
理解 Docker 的基础知识

你可以在任何公共云提供商（例如：AWS，Azure，Google云或是 DigitalOcean 等）上配置Kubernetes集群。

要在 Kubernetes 上部署 PostgreSQL，我们需要执行以下步骤：

Postgres Docker 镜像
用于存储 Postgres 配置的 ConfigMap
持久化卷 Persistent Volume
PostgreSQL 的 k8s Deployment
PostgreSQL 的 k8s Service

PostgreSQL Docker 镜像

我们使用官方仓库中的 PostgreSQL 11.7 Docker 镜像。该映像将提供提供PostgreSQL 自定义配置/环境变量的功能，例如：用户名，密码，数据库名称和路径等。

配置 PostgreSQL 的 ConfigMap

我们将使用 ConfigMap 来存储 PostgreSQL 相关信息。在这里，我们在配置映射中使用数据库，用户和密码，部署模板中的PostgreSQL pod将使用该数据库，用户和密码。

postgres-configmap.yaml:

apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
  name: postgres-config
  labels:
    app: postgres
  namespace: dev
data:
  POSTGRES_DB: postgresdb
  POSTGRES_USER: postgresadmin
  POSTGRES_PASSWORD: admin12345

创建 Postgres ConfigMap 资源

$ kubectl create -f postgres-configmap.yaml 
configmap "postgres-config" created

持久化卷 Persistent Storage Volume

众所周知 Docker 容器本质上是临时的。容器实例终止后，由容器或容器中生成的所有数据都将丢失。

为了保存数据，我们将在 Kubernetes 中使用 Persistent Volume 和 Persistent Volume Claim 资源将数据存储在持久存储中。

在这里，我们使用本地目录/路径作为永久存储资源（/mnt/data）

kind: PersistentVolume
apiVersion: v1
metadata:
  name: postgres-pv-volume
  labels:
    type: local
    app: postgres
spec:
  storageClassName: manual
  capacity:
    storage: 5Gi
  accessModes:
    - ReadWriteMany
  hostPath:
    path: "/mnt/data"
---
kind: PersistentVolumeClaim
apiVersion: v1
metadata:
  name: postgres-pv-claim
  labels:
    app: postgres
spec:
  storageClassName: manual
  accessModes:
    - ReadWriteMany
  resources:
    requests:
      storage: 5Gi

如果你在使用 DigitalOcean，那么你可能不需要 Persistent Volume，因为你的 k8s 中默认会有一个名为 do-block-storage 的 SC。

所以我们只需一个 PVC：

apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: postgres-pvc
spec:
  accessModes:
  - ReadWriteOnce
  resources:
    requests:
      storage: 5Gi
  storageClassName: do-block-storage

PostgreSQL Deployment

用于 Deployment 的 PostgreSQL 容器使用 PostgreSQL 11.7。它使用 PostgreSQL 我们先前创建的configmap中的配置，例如：用户名，密码和数据库名称。它还会挂载从持久卷创建的卷，并声明使 PostgreSQL 容器的数据持久化。

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: postgres-deployment
spec:
  strategy:
    type: Recreate
  selector:
    matchLabels:
      app: postgres
  replicas: 1
  template:
    metadata:
      labels:
        app: postgres
    spec:
      containers:
        - name: postgres
          image: postgres:11.7
          imagePullPolicy: "IfNotPresent"
          ports:
            - containerPort: 5432
          envFrom:
            - configMapRef:
                name: postgres-config
          volumeMounts:
            - mountPath: /var/lib/postgresql/data
              name: postgredb
      volumes:
        - name: postgredb
          persistentVolumeClaim:
            claimName: postgres-pv-claim

PostgreSQL 版本选择

对于 Postgres 的版本选择，一般使用最新的大版本下面一号版本的最新 minor 版本。比如，目前本有：12.2、11.7、10.12 和 9.6.17。其中 9.6 的话还有一年就会停止维护，版本 10 将在 2022 年停止维护，以此类推。所以选择目前最高版本 12 下面一号版本 11 或者 10 将是我们的首选。参考

创建 Postgres deployment：

$ kubectl create -f postgres-deployment.yaml 
deployment "postgres" created

PostgreSQL Service

要访问部署或容器，我们需要暴露 PostgreSQL Deployment。 Kubernetes提供了不同类型的服务，例如 ClusterIP，NodePort 和 LoadBalancer。

使用 ClusterIP，我们可以在 Kubernetes 中访问 PostgreSQL 服务。 NodePort 可以在 Kubernetes 节点上公开服务端点。为了从外部访问PostgreSQL，我们则需要使用一个 Load Balancer 服务类型，该服务类型可以在外部公开。

postgres-service.yaml:

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: postgres-service
  labels:
    app: postgres
spec:
  type: NodePort
  ports:
  - port: 5432
    targetPort: 5432
    protocol: TCP
  selector:
   app: postgres

创建 Postgres Service：

$ kubectl create -f postgres-service.yaml 
service "postgres" created

查看运行结果

$ kubectl get svc postgres
NAME               TYPE       CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP   PORT(S)          AGE
postgres-service   NodePort   10.245.62.239   <none>        5432:32312/TCP   6h10m

大功告成！

问题

如果遇到 Volume 挂在报错，先去看看 postgres 的日志。

如果遇到以下问题：

initdb: directory “/var/lib/postgresql/data” exists but is not empty If you want to create a new database system, either remove or empty the directory “/var/lib/postgresql/data” or run initdb with an argument other than “/var/lib/postgresql/data”.

说明你的 volume 里已经有其他文件了，这时候只要在挂在的文件夹中创建一个子文件夹就可以：

在 postgres-configmap.yaml 中添加：

- name: PGDATA
  value: /var/lib/postgresql/data/pgdata

PostgreSQL 就会使用 pgdata 这个子文件夹。

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