Kubernetes 示例：使用StatefulSet部署Cassandra

示例：使用 StatefulSet 部署 Cassandra

本教程描述拉如何在 Kubernetes 上运行 Apache Cassandra。 数据库 Cassandra 需要永久性存储提供数据持久性（应用“状态”）。 在此示例中，自定义 Cassandra seed provider 使数据库在加入 Cassandra 集群时发现新的 Cassandra 实例。

使用"StatefulSets"可以更轻松地将有状态的应用程序部署到你的 Kubernetes 集群中。

说明：
Cassandra 和 Kubernetes 都使用术语“节点（node）”来表示集群的成员。 在本教程中，属于 StatefulSet 的 Pod 是 Cassandra 节点，并且是 Cassandra 集群的成员（称为 “ring”）。 当这些 Pod 在你的 Kubernetes 集群中运行时，Kubernetes 控制平面会将这些 Pod 调度到 Kubernetes 的 节点上。
当 Cassandra 节点启动时，使用 seed列表 来引导发现 ring 中其他节点。 本教程部署了一个自定义的 Cassandra seed provider，使数据库可以发现新的 Cassandra Pod 出现在 Kubernetes 集群中。

教程目标

• 创建并验证 Cassandra 无头（headless）Service
• 使用 StatefulSet 创建一个 Cassandra ring
• 验证 StatefulSet
• 修改 StatefulSet
• 删除 StatefulSet 及其 Pod

在开始之前

你必须拥有一个 Kubernetes 的集群，同时你的 Kubernetes 集群必须带有 kubectl 命令行工具。 建议在至少有两个节点的集群上运行本教程，且这些节点不作为控制平面主机。 如果你还没有集群，你可以通过 Minikube 构建一个你自己的集群，或者你可以使用下面任意一个 Kubernetes 工具构建：

• Katacoda
• 玩转 Kubernetes

要完成本教程，你应该已经熟悉 Pod， Service 和 StatefulSet。

为 Cassandra 创建无头（headless） Services

在 Kubernetes 中，一个 Service 描述了一组执行相同任务的 Pod。

以下 Service 用于在 Cassandra Pod 和集群中的客户端之间进行 DNS 查找：

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  labels:
    app: cassandra
  name: cassandra
spec:
  clusterIP: None
  ports:
  - port: 9042
  selector:
    app: cassandra

创建一个 Service 来跟踪 ​cassandra-service.yaml​ 文件中的所有 Cassandra StatefulSet：

kubectl apply -f https://k8s.io/examples/application/cassandra/cassandra-service.yaml

验证(可选)

获取 Cassandra Service。

kubectl get svc cassandra

响应是：

NAME        TYPE        CLUSTER-IP   EXTERNAL-IP   PORT(S)    AGE
cassandra   ClusterIP   None         <none>        9042/TCP   45s

如果没有看到名为 ​cassandra ​的服务，则表示创建失败。

使用 StatefulSet 创建 Cassandra Ring

下面包含的 StatefulSet 清单创建了一个由三个 Pod 组成的 Cassandra ring。

说明： 本示例使用 Minikube 的默认配置程序。 请为正在使用的云更新以下 StatefulSet。

apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
  name: cassandra
  labels:
    app: cassandra
spec:
  serviceName: cassandra
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: cassandra
  template:
    metadata:
      labels:
        app: cassandra
    spec:
      terminationGracePeriodSeconds: 1800
      containers:
      - name: cassandra
        image: gcr.io/google-samples/cassandra:v13
        imagePullPolicy: Always
        ports:
        - containerPort: 7000
          name: intra-node
        - containerPort: 7001
          name: tls-intra-node
        - containerPort: 7199
          name: jmx
        - containerPort: 9042
          name: cql
        resources:
          limits:
            cpu: "500m"
            memory: 1Gi
          requests:
            cpu: "500m"
            memory: 1Gi
        securityContext:
          capabilities:
            add:
              - IPC_LOCK
        lifecycle:
          preStop:
            exec:
              command: 
              - /bin/sh
              - -c
              - nodetool drain
        env:
          - name: MAX_HEAP_SIZE
            value: 512M
          - name: HEAP_NEWSIZE
            value: 100M
          - name: CASSANDRA_SEEDS
            value: "cassandra-0.cassandra.default.svc.cluster.local"
          - name: CASSANDRA_CLUSTER_NAME
            value: "K8Demo"
          - name: CASSANDRA_DC
            value: "DC1-K8Demo"
          - name: CASSANDRA_RACK
            value: "Rack1-K8Demo"
          - name: POD_IP
            valueFrom:
              fieldRef:
                fieldPath: status.podIP
        readinessProbe:
          exec:
            command:
            - /bin/bash
            - -c
            - /ready-probe.sh
          initialDelaySeconds: 15
          timeoutSeconds: 5
        # 这些卷挂载是持久的。它们类似内联申领，但并不完全相同，
        # 因为这些卷挂载的名称需要与 StatefulSet 中某 Pod 卷完全匹配。
        volumeMounts:
        - name: cassandra-data
          mountPath: /cassandra_data
  # 这些将被控制器转换为卷申领，并挂载在上述路径。
  # 请勿将此设置用于生产环境，除非使用了 GCEPersistentDisk 或其他 SSD 持久盘。
  volumeClaimTemplates:
  - metadata:
      name: cassandra-data
    spec:
      accessModes: [ "ReadWriteOnce" ]
      storageClassName: fast
      resources:
        requests:
          storage: 1Gi
---
kind: StorageClass
apiVersion: storage.k8s.io/v1
metadata:
  name: fast
provisioner: k8s.io/minikube-hostpath
parameters:
  type: pd-ssd

使用 ​cassandra-statefulset.yaml​ 文件创建 Cassandra StatefulSet ：

# 如果你能未经修改地 apply cassandra-statefulset.yaml，请使用此命令
kubectl apply -f https://k8s.io/examples/application/cassandra/cassandra-statefulset.yaml

如果你为了适合你的集群需要修改 ​cassandra-statefulset.yaml​， 下载 https://k8s.io/examples/application/cassandra/cassandra-statefulset.yaml， 然后 apply 修改后的清单。

# 如果使用本地的 cassandra-statefulset.yaml ，请使用此命令
kubectl apply -f cassandra-statefulset.yaml

验证 Cassandra StatefulSet

1. 获取 Cassandra StatefulSet:

kubectl get statefulset cassandra

响应应该与此类似：

NAME        DESIRED   CURRENT   AGE
cassandra   3         0         13s

​StatefulSet ​资源会按顺序部署 Pod。

2. 获取 Pod 查看已排序的创建状态：

kubectl get pods -l="app=cassandra"

响应应该与此类似：

NAME          READY     STATUS              RESTARTS   AGE
cassandra-0   1/1       Running             0          1m
cassandra-1   0/1       ContainerCreating   0          8s

这三个 Pod 要花几分钟的时间才能部署。部署之后，相同的命令将返回类似于以下的输出：

NAME          READY     STATUS    RESTARTS   AGE
cassandra-0   1/1       Running   0          10m
cassandra-1   1/1       Running   0          9m
cassandra-2   1/1       Running   0          8m

3. 运行第一个 Pod 中的 Cassandra nodetool， 以显示 ring 的状态。

kubectl exec -it cassandra-0 -- nodetool status

响应应该与此类似：

Datacenter: DC1-K8Demo
======================
Status=Up/Down
|/ State=Normal/Leaving/Joining/Moving
--  Address     Load       Tokens       Owns (effective)  Host ID                               Rack
UN  172.17.0.5  83.57 KiB  32           74.0%             e2dd09e6-d9d3-477e-96c5-45094c08db0f  Rack1-K8Demo
UN  172.17.0.4  101.04 KiB  32           58.8%             f89d6835-3a42-4419-92b3-0e62cae1479c  Rack1-K8Demo
UN  172.17.0.6  84.74 KiB  32           67.1%             a6a1e8c2-3dc5-4417-b1a0-26507af2aaad  Rack1-K8Demo

修改 Cassandra StatefulSet

使用 ​kubectl edit​ 修改 Cassandra StatefulSet 的大小。

1. 运行以下命令：

kubectl edit statefulset cassandra

此命令你的终端中打开一个编辑器。需要更改的是 ​replicas ​字段。下面是 StatefulSet 文件的片段示例：

# Please edit the object below. Lines beginning with a '#' will be ignored,
# and an empty file will abort the edit. If an error occurs while saving this file will be
# reopened with the relevant failures.
#
apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
  creationTimestamp: 2016-08-13T18:40:58Z
  generation: 1
  labels:
  app: cassandra
  name: cassandra
  namespace: default
  resourceVersion: "323"
  uid: 7a219483-6185-11e6-a910-42010a8a0fc0
spec:
  replicas: 3

2. 将副本数（replicas）更改为 4，然后保存清单。

StatefulSet 现在可以扩展到运行 4 个 Pod。

3. 获取 Cassandra StatefulSet 验证更改：

kubectl get statefulset cassandra

响应应该与此类似：

NAME        DESIRED   CURRENT   AGE
cassandra   4         4         36m

清理

删除或缩小 StatefulSet 不会删除与 StatefulSet 关联的卷。 这个设置是出于安全考虑，因为你的数据比自动清除所有相关的 StatefulSet 资源更有价值。

警告：
根据存储类和回收策略，删除 PersistentVolumeClaims 可能导致关联的卷也被删除。 千万不要认为其容量声明被删除，你就能访问数据。

1. 运行以下命令（连在一起成为一个单独的命令）删除 Cassandra StatefulSet 中的所有内容：

grace=$(kubectl get pod cassandra-0 -o=jsonpath='{.spec.terminationGracePeriodSeconds}') \
  && kubectl delete statefulset -l app=cassandra \
  && echo "Sleeping ${grace} seconds" 1>&2 \
  && sleep $grace \
  && kubectl delete persistentvolumeclaim -l app=cassandra

2. 运行以下命令，删除你为 Cassandra 设置的 Service：

kubectl delete service -l app=cassandra

Cassandra 容器环境变量

本教程中的 Pod 使用来自 Google 容器镜像库 的 ​gcr.io/google-samples/cassandra:v13​ 镜像。上面的 Docker 镜像基于  debian-base， 并且包含 OpenJDK 8。

该映像包括来自 Apache Debian 存储库的标准 Cassandra 安装。 通过使用环境变量，你可以更改插入到 ​cassandra.yaml​ 中的值。