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:AWSAzureGoogle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:

 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
11
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

1
2
$ 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)

 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
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:

 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
11
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。

 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
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:

1
2
$ 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:

 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
11
12
13
14
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:

1
2
$ kubectl create -f postgres-service.yaml 
service "postgres" created

查看运行结果

1
2
3
$ 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:

1
2
- name: PGDATA
  value: /var/lib/postgresql/data/pgdata

PostgreSQL 就会使用 pgdata 这个子文件夹。