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添加数据库引擎

本文档以 Oracle MySQL 为例，介绍如何在 KubeBlocks 中添加数据库引擎（点击参考完整 PR）。

整个接入过程分成三大步：

  1. 规划集群蓝图。
  2. 准备集群模板。
  3. 添加 addon.yaml 文件。

步骤 1. 规划集群蓝图​

首先需要规划一个集群蓝图，知道你想要的集群长什么样：

  • 集群包含哪些组件；
  • 每个组件是什么形态：
    • 有状态/无状态。
    • 单机版/主备版/集群版。

本文档要部署的集群只包含一个组件，该组件是有状态的，且只有一个节点。Table 1. 中展示了部署集群所需要的基本信息。

部署一个 MySQL 8.0 单机版集群。

📎 Table 1. Oracle MySQL 集群蓝图

术语设置
ClusterDefinition启动脚本：默认。
配置文件：默认。
服务端口：3306。
Component 个数：1，即 MySQL。
ClusterVersionImage: docker.io/mysql:8.0.34
Cluster.yaml由用户创建时指定。

步骤 2. 准备集群模板​

2.1 创建 Helm chart​

选项 1.helm create oracle-mysql

选项 2. 直接创建一个文件夹 mkdir oracle-mysql

包含以下文件内容：

> tree oracle-mysql
.
├── Chart.yaml        # 包含 chart 相关信息的 YAML 文件
├── templates         # 模板目录，赋值后将生成有效的 Kubernetes 清单文件
│   ├── NOTES.txt     # 可选：纯文本文件，包含简短的使用说明
│   ├── _helpers.tpl  # 放置 helpers 的位置，可以在整个 chart 中重复使用
│   ├── clusterdefinition.yaml  
│   └── clusterversion.yaml
└── values.yaml       # 该 chart 的默认配置值

2 directories, 6 files

这里着重分析 templates 下的 YAML 文件。

templates 目录下只有两个 YAML 文件：clusterDefintion.yaml 和 clusterVersion.yaml。前者描述组件拓扑，后者描述组件版本信息。

  • clusterDefinition.yaml

    整个 YAML 文件看上去很长，下面逐个说明各个字段的用途。

    • ConnectionCredential

        connectionCredential:
          username: root
          password: "$(RANDOM_PASSWD)"
          endpoint: "$(SVC_FQDN):$(SVC_PORT_mysql)"
          host: "$(SVC_FQDN)"
          port: "$(SVC_PORT_mysql)"

      这里会创建一个 secret，其命名规则为 {clusterName}-conn-credential。它包含用户名、密码、endpoint、port 等常规信息，在其他服务访问该集群时使用（这个 secret 会先于其他资源创建，可以在其他地方引用该对象）。

      $(RANDOM_PASSWD) 在创建时会替换为一个随机密码。

      $(SVC_PORT_mysql) 通过选择端口名来指定要暴露的端口号，这里为 mysql。

      更多关于环境变量的说明，参看环境变量和占位符文档。

    • ComponentDefs

        componentDefs:
          - name: mysql-compdef
            characterType: mysql
            workloadType: Stateful
            service:
              ports:
                - name: mysql
                  port: 3306
                  targetPort: mysql
            podSpec:
              containers:
              ...

      componentDefs，即组件定义。它定义了每个组件运行所需的基本信息，包括启动脚本、配置、端口等等。

      这里我们只有一个 MySQL 组件。为了方便区分，我们把它命名为 mysql-compdef，表示这是 MySQL 的一个组件定义。

    • name [必填]

      即组件名称。这个名称没有特定标准，选择一个易区分有表达力的名字就可以。

      如果我们将拓扑、版本和资源解耦（就像数据库中的 table normalize 一样），我们不仅可以让每一个对象描述的信息都更清晰和聚焦, 而且还可以通过这些对象的组合来生成更丰富的集群。因此，我们可以将 Cluster 表示为

      $$ Cluster = ClusterDefinition.yaml \Join ClusterVersion.yaml \Join ... $$

      这个 name 就是那个join key。

      记住这个 name，后面要考的。

    • characterType [选填]

      characterType 是一个字符串类型，用来识别这是一个什么引擎，例如 mysql、postgresql、redis 等。它主要用于数据库连接，在操作数据库时，它能快速识别引擎类型，找到匹配的操作命令。

      它可以是一个任意的字符串，或者你也可以给你的引擎起一个独特的名称。前期我们没有数据库引擎相关的操作，因此也可以空缺。

    • workloadType [必填]

      顾名思义就是 Workload 类型。K8s 提供了几个基础款，比如 Deployment，StatefulSet 等。Kubeblocks 在此基础上做了抽象并提供了更丰富的 Workload。比如：

      • Stateless，无状态服务；
      • Stateful，有状态服务；
      • Consensus，有状态服务，且有自选举能力，有角色。

      之后我们会更深入地介绍 Workload（包括设计、实现、如何使用等）。

      因为这里使用的是 MySQL 单机版，因此使用 Stateful 就足够了。

    • service [选填]

            service:
              ports:
                - name: mysql  # 端口名 mysql，connectionCredential 会查找这个名称找到对应的 port
                  port: 3306
                  targetPort: mysql

      它定义如何为该组件创建一个 Service，暴露哪些端口。

      还记得 connectionCredential 中介绍的，集群对外暴露的 port 和 endpoint 吗？

      通过 $(SVC_PORT_mysql)$ 来选择端口，mysql 就是这里的 service.ports[0].name mysql。

      备注

      如果 connectionCredential 中填写了端口名，必须确保端口名出现在这里。

    • podSpec

      podSpec 的定义和 Kubernetes 的 podSpec 相同。

            podSpec:
              containers:
                - name: mysql-container
                  imagePullPolicy: IfNotPresent
                  volumeMounts:
                    - mountPath: /var/lib/mysql
                      name: data
                  ports:
                    - containerPort: 3306
                      name: mysql
                  env:
                    - name: MYSQL_ROOT_HOST
                      value: {{ .Values.auth.rootHost | default "%" | quote }}
                    - name: MYSQL_ROOT_USER
                      valueFrom:
                        secretKeyRef:
                          name: $(CONN_CREDENTIAL_SECRET_NAME)
                          key: username
                    - name: MYSQL_ROOT_PASSWORD
                      valueFrom:
                        secretKeyRef:
                          name: $(CONN_CREDENTIAL_SECRET_NAME)
                          key: password

      这里定义了只包含一个 container 的 Pod，即 mysql-container，以及所需的环境变量、端口等常规信息。

      我们从名为 $(CONN_CREDENTIAL_SECRET_NAME) 的 secret 中获取用户名和密码作为 pod environment variable。

      这是一个 placeholder, 用来指代前文中提到的 Connection credential Secret。

  • clusterVersion.yaml

    所有版本相关的信息都配置在 clusterVersion.yaml 中。

    现在可以为每一个 Component 需要的每一个 container 补充 image 信息。

      clusterDefinitionRef: oracle-mysql
      componentVersions:
      - componentDefRef: mysql-compdef
        versionsContext:
          containers:
          - name: mysql-container
            image: {{ .Values.image.registry | default "docker.io" }}/{{ .Values.image.repository }}:{{ .Values.image.tag }}
            imagePullPolicy: {{ default .Values.image.pullPolicy "IfNotPresent" }}

    还记得在 ClusterDefinition 中采用的 ComponentDef Name 吗？对，mysql-compdef，在这里填写该组件的每一个 container 的 image 信息。

备注

写好了 ClusterDefinition 和 ClusterVersion之后，可以快速测试一下，在本地安装一下试试。

2.2 安装 Helm chart​

安装 Helm。

helm install oracle-mysql ./oracle-mysql

成功安装后，可以看到如下信息：

NAME: oracle-mysql
LAST DEPLOYED: Wed Aug  2 20:50:33 2023
NAMESPACE: default
STATUS: deployed
REVISION: 1
TEST SUITE: None

2.3 创建集群​

通过 kbcli cluster create，就可以快速拉起一个 MySQL 集群。

kbcli cluster create mycluster --cluster-definition oracle-mysql
>
Info: --cluster-version is not specified, ClusterVersion oracle-mysql-8.0.34 is applied by default
Cluster mycluster created

通过 --cluster-definition 指定 ClusterDefinition 的名字。

备注

如果只有一个 ClusterVersion 对象关联该 ClusterDefinition，kbcli在创建集群时，会使用该 ClusterVersion。

如果有多个 ClusterVersion 对象关联该 ClusterDefinition，则需要显式指定。

创建完之后，就可以：

A. 查看集群状态

kbcli cluster list mycluster
>
NAME        NAMESPACE   CLUSTER-DEFINITION   VERSION               TERMINATION-POLICY   STATUS    CREATED-TIME
mycluster   default     oracle-mysql         oracle-mysql-8.0.34   Delete               Running   Aug 02,2023 20:52 UTC+0800

B. 连接集群

kbcli cluster connect mycluster
>
Connect to instance mycluster-mysql-compdef-0
mysql: [Warning] Using a password on the command line interface can be insecure.
Welcome to the MySQL monitor.  Commands end with ; or \g.
Your MySQL connection id is 8
Server version: 8.0.34 MySQL Community Server - GPL

Copyright (c) 2000, 2023, Oracle and/or its affiliates.

Oracle is a registered trademark of Oracle Corporation and/or its
affiliates. Other names may be trademarks of their respective
owners.

Type 'help;' or '\h' for help. Type '\c' to clear the current input statement.

mysql>

C. 简单运维，如 Scale up

kbcli cluster vscale mycluster --components mysql-compdef --cpu='2' --memory=2Gi

D. 简单运维，如 Stop

停止集群将释放所有计算资源。

kbcli cluster stop mycluster

步骤 3. 添加 addon.yaml 文件​

还有最后一步，你就可以通过 KubeBlocks 平台发布你的数据库集群，让更多的用户快速创建你定义的集群。

那就是添加一个 add-on 文件，成为 KubeBlocks add-on 的一员。详情请参考 tutorial-1-create-an-addon/oracle-mysql-addon.yaml。

apiVersion: extensions.kubeblocks.io/v1alpha1
kind: Addon
metadata:
  name: tutorial-mysql
spec:
  description: 'MySQL is a widely used, open-source....'
  type: Helm
  helm:                                     
    chartsImage: registry-of-your-helm-chart
  installable:
    autoInstall: false
    
  defaultInstallValues:
    - enabled: true

然后通过 chartsImage 来配置你的 Helm chart 远端仓库地址。

步骤 4. （可选）发布到 Kubeblocks 社区​

你可以将 Helm chart 贡献给 KubeBlocks add-ons，将 addon.yaml 贡献给 KubeBlocks。

addon.yaml 文件放在 kubeblocks/deploy/helm/templates/addons 目录下。

附录​

A.1 如何为同一个引擎配置多个版本？​

在日常生产环境中碰到的一个常见问题就是：要支持多个版本。而在 KubeBlocks 中，可以通过多个 ClusterVersion 关联同一个 ClusterDefinition 的方式来解决这个问题。

以本文中的 MySQL 为例。

  1. 修改 ClusterVersion.yaml 文件，支持多个版本。

    apiVersion: apps.kubeblocks.io/v1alpha1
    kind: ClusterVersion
    metadata:
      name: oracle-mysql-8.0.32
    spec:
      clusterDefinitionRef: oracle-mysql   ## 关联同一个 clusterdefinition: oracle-mysql
      componentVersions:
      - componentDefRef: mysql-compdef
        versionsContext:
          containers:
            - name: mysql-container
              image: <image-of-mysql-8.0.32> ## 镜像地址为 8.0.32
    ---
    apiVersion: apps.kubeblocks.io/v1alpha1
    kind: ClusterVersion
    metadata:
      name: oracle-mysql-8.0.18
    spec:
      clusterDefinitionRef: oracle-mysql  ## 关联同一个 clusterdefinition: oracle-mysql
      componentVersions:
      - componentDefRef: mysql-compdef
        versionsContext:
          containers:
            - name: mysql-container
              image: <image-of-mysql-8.0.18> ## 镜像地址为 8.0.18

  2. 创建 Cluster 时，指定版本信息。

    • 创建一个 8.0.32 版本的集群。

      kbcli cluster create mycluster --cluster-definition oracle-mysql --cluster-version oracle-mysql-8.0.32

    • 创建一个 8.0.18 版本的集群。

      kbcli cluster create mycluster --cluster-definition oracle-mysql --cluster-version oracle-mysql-8.0.18

    这样就可以快速为你的引擎实现多版本支持了。

A.2 kbcli 创建集群不能满足需求怎么办？​

kbcli 提供了一套便捷且通用的方案来创建集群。创建时会设置一些值，例如资源大小，但这并不能满足每个引擎的需求，尤其是当集群包含多个组件且需要选择性使用时。

为了解决这个问题，你可以用一个 Helm chart 来渲染集群，或者通过 cluster.yaml 文件来创建，例如：

apiVersion: apps.kubeblocks.io/v1alpha1
kind: Cluster
metadata:
  name: mycluster
  namespace: default
spec:
  clusterDefinitionRef: oracle-mysql        # 指定 ClusterDefinition
  clusterVersionRef: oracle-mysql-8.0.32    # 指定 ClusterVersion
  componentSpecs:                           # 枚举要用的组件
  - componentDefRef: mysql-compdef          # 第一个组件, 它的组件类型为 mysql-compdef
    name: mysql-comp                        # 第一个组件, 名为 mysql-comp
    replicas: 1 
    resources:                              # 指定 CPU 和内存大小
      limits:
        cpu: "1"
        memory: 1Gi
      requests:
        cpu: "1"
        memory: 1Gi
    volumeClaimTemplates:                   # 设置 PVC 信息，这里的 name 必须和 Component Def 中的对应
    - name: data
      spec:
        accessModes:
        - ReadWriteOnce
        resources:
          requests:
            storage: 20Gi
  terminationPolicy: Delete