Kubernetes 单实例有状态应用部署实战：MySQL 案例解析

Kubernetes 单实例有状态应用部署实战：MySQL 案例解析

website Kubernetes website and documentation repo: 项目地址: https://gitcode.com/gh_mirrors/webs/website

前言

在 Kubernetes 中部署有状态应用与无状态应用有着显著不同。本文将深入探讨如何在 Kubernetes 中部署一个单实例的 MySQL 数据库，这是理解 Kubernetes 有状态工作负载管理的重要一步。

核心概念解析

有状态应用的特点

有状态应用（如 MySQL、PostgreSQL 等数据库）具有以下关键特征：

1. 数据持久性：需要长期保存数据，即使容器重启或迁移
2. 唯一标识：通常需要稳定的网络标识和存储
3. 有序部署：可能需要特定的启动和停止顺序

Kubernetes 相关组件

在本次部署中，我们将使用几个关键的 Kubernetes 资源：

1. PersistentVolume (PV)：集群中的存储资源
2. PersistentVolumeClaim (PVC)：Pod 对存储资源的请求
3. Deployment：管理 Pod 的声明式更新方式
4. Service：为 Pod 提供稳定的网络端点

详细部署步骤

1. 准备存储资源

首先需要为 MySQL 准备持久化存储。我们创建一个 PV：

apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: mysql-pv-volume
spec:
  capacity:
    storage: 20Gi
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  hostPath:
    path: /mnt/data

这个 PV 使用主机路径 /mnt/data 作为存储后端，提供 20GB 的存储空间，访问模式为 ReadWriteOnce（RWO），表示同时只能被一个 Pod 挂载为读写模式。

生产环境建议：在生产环境中，建议使用网络存储（如 NFS、云存储等）而非 hostPath，以确保数据的高可用性。

2. 创建 MySQL 部署

接下来创建 MySQL 的 Deployment 和 PVC：

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: mysql
spec:
  strategy:
    type: Recreate
  selector:
    matchLabels:
      app: mysql
  template:
    metadata:
      labels:
        app: mysql
    spec:
      containers:
      - name: mysql
        image: mysql:9
        env:
        - name: MYSQL_ROOT_PASSWORD
          value: password
        ports:
        - containerPort: 3306
          name: mysql
        volumeMounts:
        - name: mysql-persistent-storage
          mountPath: /var/lib/mysql
      volumes:
      - name: mysql-persistent-storage
        persistentVolumeClaim:
          claimName: mysql-pv-claim

关键配置说明：

• strategy.type: Recreate：确保在更新时先终止旧 Pod 再创建新 Pod，避免同时运行多个实例
• volumeMounts：将 MySQL 的数据目录挂载到持久化存储
• env：设置 MySQL root 密码（注意：生产环境应使用 Secret）

同时创建对应的 PVC：

apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: mysql-pv-claim
spec:
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  resources:
    requests:
      storage: 20Gi

3. 创建 Service 暴露 MySQL

为了让其他 Pod 能够访问 MySQL，我们需要创建一个 Service：

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: mysql
spec:
  ports:
  - port: 3306
  selector:
    app: mysql
  clusterIP: None

这里使用了 clusterIP: None 创建了一个 Headless Service，DNS 会直接解析到 Pod IP，适用于单实例场景。

验证部署

检查部署状态

kubectl get deployment mysql
kubectl get pods -l app=mysql
kubectl get pvc mysql-pv-claim

连接测试

运行一个临时 MySQL 客户端 Pod 进行连接测试：

kubectl run mysql-client --rm -it --image=mysql:9 --restart=Never -- mysql -h mysql -ppassword

如果连接成功，会看到 MySQL 命令行提示符。

重要注意事项

1. 单实例限制：此部署仅适用于单实例 MySQL，不能扩展副本数
2. 数据安全：
   • 示例中密码明文存储不安全，生产环境应使用 Secret
   • 考虑定期备份 PV 中的数据
3. 存储选择：
   • 开发环境可以使用 hostPath
   • 生产环境建议使用网络存储或云存储
4. 更新策略：必须使用 Recreate 策略，不能使用 RollingUpdate

清理资源

完成测试后，删除所有创建的资源：

kubectl delete deployment mysql
kubectl delete service mysql
kubectl delete pvc mysql-pv-claim
kubectl delete pv mysql-pv-volume

进阶思考

对于需要高可用的 MySQL 部署，单实例方案显然不够。Kubernetes 提供了 StatefulSet 控制器来更好地管理有状态应用，它能够提供：

• 稳定的、唯一的网络标识
• 有序的、优雅的部署和扩展
• 持久化存储的自动配置

在后续的学习中，可以进一步探索如何使用 StatefulSet 部署 MySQL 集群，以及如何配置主从复制等高级特性。

总结

通过本教程，我们学习了在 Kubernetes 中部署单实例有状态应用的基本模式。虽然以 MySQL 为例，但类似的模式也适用于其他需要持久化存储的单实例应用。理解这些基础知识是掌握更复杂的有状态应用部署的前提。

website Kubernetes website and documentation repo: 项目地址: https://gitcode.com/gh_mirrors/webs/website