Kubernetes 中实现 MySQL 的读写分离

在 Kubernetes 中实现 MySQL 的读写分离，可以通过主从复制架构来实现。在这种架构中，MySQL 主节点（Master）负责处理所有写操作，而 MySQL 从节点（Slave）负责处理所有读操作。下面是一个详细的步骤指南：

步骤 1：创建 Kubernetes 集群

确保你有一个运行良好的 Kubernetes 集群，建议有3个以上的节点，以便更好地分配资源并实现高可用性。

步骤 2：创建 MySQL 主从复制 Docker 镜像

  1. 首先，需要构建一个支持主从复制的 MySQL 镜像，或直接使用现有支持主从复制的 MySQL 镜像。

  2. 如果要自己配置，可以从 MySQL 官方镜像开始，通过设置 my.cnf 文件来支持主从复制。

  3. 主要的配置如下：


    • 主节点配置（Master）：设置 server-id，并启用二进制日志（log-bin）。

    • 从节点配置（Slave）：设置不同的 server-id，并配置为从属节点。

步骤 3：创建 Kubernetes Secret 存储 MySQL 密码

为了安全性，我们可以使用 Kubernetes Secret 来存储 MySQL 密码。

apiVersion: v1
kind: Secret
metadata:
name: mysql-secret
type: Opaque
data:
mysql-root-password: <base64编码的root密码>
mysql-replication-user: <base64编码的replication用户名>
mysql-replication-password: <base64编码的replication密码>

步骤 4：部署 MySQL 主节点

  1. 创建主节点的配置文件
    mysql-master-deployment.yaml
    ：

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
name: mysql-master
spec:
replicas: 1
selector:
   matchLabels:
     app: mysql
     role: master
template:
   metadata:
     labels:
       app: mysql
       role: master
   spec:
     containers:
     - name: mysql
       image: mysql:5.7
       env:
       - name: MYSQL_ROOT_PASSWORD
         valueFrom:
           secretKeyRef:
             name: mysql-secret
             key: mysql-root-password
       - name: MYSQL_REPLICATION_USER
         valueFrom:
           secretKeyRef:
             name: mysql-secret
             key: mysql-replication-user
       - name: MYSQL_REPLICATION_PASSWORD
         valueFrom:
           secretKeyRef:
             name: mysql-secret
             key: mysql-replication-password
       ports:
       - containerPort: 3306
       volumeMounts:
       - name: mysql-persistent-storage
         mountPath: /var/lib/mysql
     volumes:
     - name: mysql-persistent-storage
       persistentVolumeClaim:
         claimName: mysql-pv-claim

  1. 创建 MySQL 主节点的 Service：

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
name: mysql-master
spec:
ports:
- port: 3306
   targetPort: 3306
selector:
   app: mysql
   role: master

步骤 5：部署 MySQL 从节点

  1. 创建从节点的配置文件
    mysql-slave-deployment.yaml
    ：

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
name: mysql-slave
spec:
replicas: 2
selector:
   matchLabels:
     app: mysql
     role: slave
template:
   metadata:
     labels:
       app: mysql
       role: slave
   spec:
     containers:
     - name: mysql
       image: mysql:5.7
       env:
       - name: MYSQL_ROOT_PASSWORD
         valueFrom:
           secretKeyRef:
             name: mysql-secret
             key: mysql-root-password
       - name: MYSQL_REPLICATION_USER
         valueFrom:
           secretKeyRef:
             name: mysql-secret
             key: mysql-replication-user
       - name: MYSQL_REPLICATION_PASSWORD
         valueFrom:
           secretKeyRef:
             name: mysql-secret
             key: mysql-replication-password
       - name: MYSQL_MASTER_HOST
         value: "mysql-master"
       ports:
       - containerPort: 3306
       volumeMounts:
       - name: mysql-persistent-storage
         mountPath: /var/lib/mysql
     volumes:
     - name: mysql-persistent-storage
       persistentVolumeClaim:
         claimName: mysql-pv-claim

  1. 创建 MySQL 从节点的 Service：

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
name: mysql-slave
spec:
ports:
- port: 3306
   targetPort: 3306
selector:
   app: mysql
   role: slave

步骤 6：设置主从复制

在从节点启动后，执行以下命令来配置主从复制：

  1. 登录主节点，创建用于复制的用户：

    CREATE USER 'replication'@'%' IDENTIFIED BY 'replication_password';
    GRANT REPLICATION SLAVE ON *.* TO 'replication'@'%';
    FLUSH PRIVILEGES;

  2. 获取主节点状态：

    SHOW MASTER STATUS;

  3. 登录到从节点，将其配置为主节点的从属节点：

    CHANGE MASTER TO
       MASTER_HOST='mysql-master',
       MASTER_USER='replication',
       MASTER_PASSWORD='replication_password',
       MASTER_LOG_FILE='<上一步中获取的 File>',
       MASTER_LOG_POS=<上一步中获取的 Position>;
    START SLAVE;

  4. 检查从节点状态以确认同步是否成功：

    SHOW SLAVE STATUS\G

步骤 7：配置读写分离

在 Kubernetes 中，可以使用一个自定义的 Service 来实现读写分离：

  1. 创建 MySQL 读写分离的 Service：

    apiVersion: v1
    kind: Service
    metadata:
    name: mysql-read-write
    spec:
    ports:
    - port: 3306
       targetPort: 3306
    selector:
       app: mysql
       role: master
    ---
    apiVersion: v1
    kind: Service
    metadata:
    name: mysql-read-only
    spec:
    ports:
    - port: 3306
       targetPort: 3306
    selector:
       app: mysql
       role: slave

  2. 通过应用层（例如应用代码）选择访问不同的 Service 来实现读写分离：


    • 写操作：通过
      mysql-read-write
      Service 连接。

    • 读操作：通过
      mysql-read-only
      Service 连接。

步骤 8：测试读写分离

  1. 将写操作请求发送到
    mysql-read-write
    服务，验证数据是否被正确写入。

  2. 将读操作请求发送到
    mysql-read-only
    服务，确保从节点上能够读到主节点写入的数据。

步骤 9：监控与维护

可以通过 Prometheus 和 Grafana 对 MySQL 集群进行监控，关注主从复制的延迟和节点的健康状态，以便及时处理故障。

总结

主节点负责处理写操作，从节点负责处理读操作，应用可以根据需求连接到不同的 Service 来实现高效的数据库读写分离。

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