Как развернуть PostgreSQL в Kubernetes?

Сочетание этих двух мощных технологий обеспечивает высокомасштабируемую и надежную среду для размещения вашей базы данных PostgreSQL. В этой статье мы рассмотрим, как развернуть PostgreSQL в Kubernetes.

Мы начнем с объяснения того, что такое PostgreSQL и Kubernetes, а также преимуществ развертывания PostgreSQL в Kubernetes. Затем мы проведем обзор процесса развертывания, прежде чем углубиться в каждый шаг.

Обзор процесса развертывания

Процесс развертывания PostgreSQL в Kubernetes включает несколько этапов. Мы подробно рассмотрим каждый шаг в следующих разделах. Обзор процесса развертывания включает в себя —

• Настройка кластера Kubernetes  . Вы можете использовать облачного провайдера или настроить локальный кластер для целей разработки.
• Подготовка образа PostgreSQL  . Выберите базовый образ для развертывания PostgreSQL и настройте его для использования с Kubernetes.
• Создание манифеста развертывания  . Определите спецификации развертывания в формате YAML и настройте переменные среды, тома и порты.
• Развертывание PostgreSQL в Kubernetes  . Используйте kubectl для развертывания файла манифеста и отслеживания статуса развертывания с помощью команд kubectl.
• Масштабирование и обновление PostgreSQL  — масштабируйтесь вверх или вниз в зависимости от спроса и обновления конфигураций или версий.
• Резервное копирование данных в PostgreSQL  . Настройте резервное копирование с помощью pg_dump или pgBackrest и храните резервные копии в облачном хранилище.

Настройка кластера Kubernetes

Для развертывания PostgreSQL в Kubernetes требуется функционирующий кластер Kubernetes, который представляет собой набор узлов, которые работают вместе для управления контейнерными приложениями. Вы можете либо создать кластер на своих собственных компьютерах, либо использовать облачных провайдеров, таких как Amazon Web Services (AWS), Google Cloud Platform (GCP) или Microsoft Azure. Варианты поставщиков облачных услуг различаются по ценам, функциям и поддерживаемым версиям Kubernetes.

Выбор облачного провайдера или настройка локального кластера

Прежде чем выбирать между поставщиками облачных услуг или настраивать локальный кластер, учтите такие факторы, как экономическая эффективность, навыки управления инфраструктурой и размер команды, требования соответствия и потребности приложений.

Поставщики облачных услуг предлагают управляемые услуги, которые управляют базовой инфраструктурой, обеспечивая при этом простые в использовании интерфейсы для развертывания кластеров с минимальной настройкой. Обратной стороной является потенциальная стоимость с течением времени по сравнению с поддержанием собственного решения.

Установка и настройка kubectl и Helm

После того, как вы настроили кластер Kubernetes, пришло время установить kubectl, который является важным инструментом, используемым для взаимодействия с сервером API Kubernetes. Kubectl позволяет разработчикам развертывать приложения в своих вновь созданных кластерах, предоставляя доступ к модулям/сервисам/контроллерам репликации/configMaps/секретам и т. д.

Helm можно установить с помощью менеджеров пакетов, доступных в большинстве операционных систем, таких как apt или Brew для macOS и Linux. После установки вы можете использовать команду helm для взаимодействия с диаграммами.

Подготовка образа PostgreSQL

Перед развертыванием PostgreSQL в Kubernetes необходимо подготовить образ Docker, включающий необходимое программное обеспечение и конфигурацию. Вы можете начать с базового образа PostgreSQL из Docker Hub или создать собственный образ с дополнительными компонентами.

Выбор базового образа для развертывания PostgreSQL Базовый образ PostgreSQL включает операционную систему, двоичные файлы Postgres и некоторые базовые конфигурации.

Настройка образа для использования с Kubernetes

После того как вы выбрали базовый образ для развертывания Postgres в Kubernetes, пришло время настроить его для использования в Kubernetes. Чтобы ваш контейнерный экземпляр Postgres работал в Kubernetes оптимальным образом, необходимо установить некоторые переменные среды в спецификации его контейнера. Например —

• POSTGRES_USER  — устанавливает начальную учетную запись пользователя. - POSTGRES_PASSWORD: устанавливает первоначальный пароль.
• POSTGRES_DB  – указывает, к какой базе данных подключаться по умолчанию. Утилита командной строки kubectl create позволяет нам создавать или изменять эти переменные среды с помощью файлов YAML.

Создание манифеста развертывания

После того как вы настроили кластер Kubernetes и подготовили образ PostgreSQL, следующим шагом будет создание манифеста развертывания. Манифест развертывания — это файл YAML, который определяет спецификации развертывания PostgreSQL в Kubernetes. В этом файле вы можете указать различные параметры, такие как количество реплик, метки модулей, образы контейнеров и многое другое.

Определение спецификаций развертывания в формате YAML

Манифест развертывания обычно пишется в формате YAML и состоит из нескольких разделов, которые определяют различные компоненты вашего развертывания PostgreSQL. На верхнем уровне вам необходимо указать метаданные, такие как имя и метки, для вашего развертывания.

Вам также необходимо определить желаемое количество реплик, которые следует развернуть.

Внутри каждой спецификации реплики вам необходимо указать, какой образ контейнера следует использовать для запуска PostgreSQL, а также другие детали, такие как ограничения ресурсов и запросы.

Настройка переменных среды, томов и портов

Раздел переменных среды позволяет вам устанавливать значения для всех видов различных параметров конфигурации в PostgresSQL, таких как имя базы данных, пароль или порт сервера, которые определены в файле postgresql.conf и т. д. Это упрощает управление конфигурацией в нескольких развертываниях или средах.

Тома используются для постоянного хранения данных при перезапуске или обновлении приложений, работающих в контейнерах. Чтобы том мог работать с контейнером, на котором работает PostgreSQL в Kubernetes, его необходимо смонтировать в определенном месте внутри файловой системы контейнера.

Развертывание PostgreSQL в Kubernetes

После создания файла манифеста развертывание PostgreSQL в Kubernetes становится простым процессом с использованием kubectl. Перед развертыванием убедитесь, что в контексте Kubernetes указан правильный кластер и что у kubectl есть к нему доступ. Для развертывания просто выполните следующую команду в каталоге, содержащем файл манифеста:

kubectl apply -f postgres-manifest.yaml     

Kubernetes начнет создавать модули на основе спецификаций, определенных в файле манифеста.

Как только все модули будут запущены и готовы, PostgreSQL станет доступен через объект службы, доступ к которому можно получить с помощью ClusterIP или NodePort. Объект службы абстрагирует любые изменения IP-адресов модулей или портов узлов.

Использование kubectl для развертывания файла манифеста

Команда kubectl apply позволяет создавать или обновлять ресурсы из файла YAML или JSON без необходимости вручную определять каждый ресурс отдельно с помощью kubectl create.

Если вы внесете изменения в спецификации развертывания в файле манифеста, вы можете снова использовать kubectl apply для обновления развертывания. Вы также можете использовать команды kubectl get для просмотра информации о состоянии вашего развертывания.

Мониторинг статуса развертывания с помощью команд kubectl

Мониторинг является важным аспектом любой производственной системы. В Kubernetes есть несколько способов отслеживать состояние развернутого приложения с помощью команд kubectl.

Вы можете проверить статусы модулей с помощью команды kubectl get pods, которая показывает, запущен каждый модуль или нет. Если модуль недавно перезапустился из-за ошибки или ошибки отключения обратной связи (не удалось проверить работоспособность), может быть полезно просмотреть его журналы с помощью —

kubectl logs       

Если вы хотите увидеть показатели использования ресурсов, вы можете использовать kubectl top.

Заключение

Развертывание PostgreSQL в Kubernetes предоставляет множество преимуществ, которые делают его привлекательным вариантом для организаций, использующих PostgreSQL.

Во-первых, это значительно упрощает масштабирование и обновление вашей базы данных, поскольку Kubernetes обеспечивает автоматическое масштабирование и чередование обновлений.

Во-вторых, использование контейнеризации позволяет лучше использовать ресурсы, позволяя запускать несколько экземпляров базы данных на одном компьютере. Кроме того, развертывание PostgreSQL в Kubernetes обеспечивает повышенную надежность за счет использования реплик и механизмов автоматического переключения при сбое.