如何在 Kubernetes 上部署 Redis 集群？

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介绍

Redis 是一个广泛使用的开源内存数据结构存储，用作数据库、缓存和消息代理。它旨在以高性能和灵活的方式处理大量的数据结构。Redis 集群是 Redis 的分布式实现，通过将数据集划分到多个节点来提供高可用性和可扩展性。

前提条件

了解 Kubernetes 架构

在深入学习如何在 Kubernetes 上部署 Redis 集群之前，务必先了解 Kubernetes 架构的基础知识。这包括了解 Kubernetes 集群的主要组件，例如节点、Pod 和服务。

了解这些组件如何相互交互也很重要。此外，了解 Kubernetes 控制平面和工作节点也很重要。

熟悉 Redis 集群

在 Kubernetes 上部署 Redis 集群之前，还必须熟悉 Redis 集群。Redis 集群是 Redis 的分布式实现，通过在多个主节点之间划分数据来提供高可用性和可扩展性。

访问 Kubernetes 集群

要在 Kuberenetes 上部署 Redis 集群，您需要访问 Kubernetes 集群，您可以创建集群或使用现有集群。您可以使用 minikube 或 microk8s 等工具创建自己的 Kubernetes 集群，这些工具会在本地创建单节点 Kubernetes 环境，或者您可以从 AWS EKS、GKE 等提供商处配置集群。

在 Kubernetes 上设置 Redis 集群

为 Redis 配置文件创建 ConfigMap

ConfigMap 是在 Kubernetes 中部署任何应用程序的重要组件。它是一个键值存储，用于保存应用程序的配置数据，并使应用程序无需重新构建镜像或修改容器即可使用这些数据。

在此步骤中，我们将为 Redis 配置文件创建一个 ConfigMap。首先，创建一个包含 Redis 配置的文本文件。

默认位置是 /etc/redis/redis.conf。然后，使用 kubectl 命令创建 ConfigMap：

kubectl create configmap redis-config --from-file=redis.conf       

以上命令通过读取 `redis.conf` 文件中的数据来创建一个名为 `redis-config` 的 ConfigMap。

为 Redis 主节点部署 StatefulSet

StatefulSet 用于在 Kubernetes 中部署有状态应用程序（如数据库）。这是因为它们确保每个实例都有其唯一的标识和主机名，这使得管理存储以及促进有状态应用程序（如数据库）的特定实例的扩展变得容易。要使用 StatefulSet 部署 Redis 主节点，首先需要定义一个 YAML 清单文件，该文件描述了您希望如何配置 StatefulSet。

这是一个示例 YAML 清单：

apiVersion: apps/v1 
kind: StatefulSet metadata: 
name: redis-master spec: 
serviceName: redis-master replicas: 3 
selector: matchLabels: 
app: redis-master template: 
metadata: labels: 
app: redis-master spec: 
containers: - name: redis-server 
imagePullPolicy: Always image: docker.io/bitnami/redis-cluster:
envFrom: - configMapRef: 
name: redis-config ports: 
- containerPort: 6379 name: redis-port 
args: - "redis-server" 
- "/opt/bitnami/redis/conf/redis.conf" - "--cluster-enabled" 
- "yes" - "--cluster-config-file" 
- "/opt/bitnami/redis/data/nodes.conf" 

以上清单创建了一个名为 `redis-master` 的 StatefulSet，并部署了三个 Redis 主节点副本。

Redis 服务器的配置取自前面创建的 ConfigMap。`--cluster-enabled` 标志启用集群模式，而 `--cluster-config-file` 标志指定 Redis 将存储其集群信息的位置。

为 Redis 从节点部署 StatefulSet

ReplicaSet 与 StatefulSet 配合使用，用于在 Kubernetes 中部署应用程序的多个副本。ReplicaSet 提供高可用性和灾难恢复功能，以及集群内的负载均衡。要使用 StatefulSet 部署 Redis 从节点，首先定义另一个与主节点类似的 YAML 清单，但它具有不同的标签：

apiVersion: apps/v1 kind: StatefulSet 
metadata: name: redis-slave 
spec: serviceName: redis-slave 
replicas: 3 selector: 
matchLabels: app: redis-slave 
template: metadata: 
labels: app: redis-slave 
spec: containers: 
- name: redis-server imagePullPolicy: Always 
image: docker.io/bitnami/redis-cluster:envFrom: 
- configMapRef: name: redis-config 
command: ["/bin/sh"] args : 
["-c", "cp /opt/bitnami/redis/conf/slave.conf /opt/bitnami/redis/conf/redis.conf; redis-server /opt/bitnami/redis/conf/redis.conf"] ports: 
- containerPort: 6379 name: redis-port  

以上清单创建了一个名为 `redis-slave` 的 StatefulSet，并部署了三个 Redis 从节点副本。Redis 服务器的配置取自前面创建的 ConfigMap。

部署服务和 Ingress

服务和 Ingress 用于在 Kubernetes 集群外部公开应用程序。服务为 Kubernetes 资源提供网络访问，而 Ingress 将外部流量路由到集群内的正确服务。

要为 Redis 主节点和从节点部署服务，需要定义两个 YAML 清单文件，如下所示：

apiVersion: v1 
kind: Service metadata: 
name: redis-master-svc spec: 
selector: app: redis-master 
ports: - protocol: TCP 
port: 6379 targetPort: redis-port --- 
apiVersion: v1 kind: Service 
metadata: name: redis-slave-svc 
spec: selector: 
app : redis-slave ports: 
- protocol : TCP port : 6379 
targetPort : redis-port 

以上清单创建了两个服务，一个 `redis-master-svc` 选择主节点，另一个 `redis-slave-svc` 选择从节点。

每个服务都在其分配的端点 IP 地址上公开 Redis 使用的端口 (6379)。要部署 Ingress 以从外部访问 Redis，可以使用此 YAML 清单：

apiVersion : networking.k8s.io/v1beta1 kind : Ingress 
metadata : annotations : 
nginx.ingress.kubernetes.io/use-regex : "true" nginx.ingress.kubernetes.io/ssl-redirect : "false" 
name : redis-ingress spec : 
rules : - host : redis-cluster.com 
http : paths : 
- backend : serviceName : redis-master-svc 
servicePort : 6379 path : /master 
pathType: Prefix - backend: 
serviceName: redis-slave-svc servicePort: 6379 
path: /slave pathType: Prefix  

以上清单为 Redis 创建了一个 Ingress 规则，该规则有两个路径，一个用于主节点，另一个用于从节点。Ingress 控制器负责根据 Ingress 规则中定义的路径将外部流量路由到正确的服务。

故障排除

调试 Redis 集群设置

部署 Redis 集群后，有必要监控集群以确保其平稳运行。Kubernetes 提供各种工具和技术来监控和调试已部署的应用程序。

使用以下步骤来排除 Redis 集群设置问题：

检查日志 - 对 Kubernetes 应用程序进行故障排除的第一步是检查应用程序 Pod 的日志。

可以使用 kubectl logs 命令查看日志，该命令将检索 Pod 中运行的所有容器的日志。

检查部署状态 - 使用 kubectl describe 命令检查构成 Redis 集群部署的每个资源的状态，例如 Pod 状态、StatefulSet 副本等。

检查连接性 - 确保所有 Pod 都能够使用它们各自的服务名称相互通信。

删除有问题的资源 - 如果遇到您不确定如何修复的错误，删除并重新创建有问题的资源通常是一种有效的方法。

扩展 Redis 集群

扩展 Redis 集群包括根据工作负载要求添加或删除节点。Kubernetes 支持向上或向下扩展 StatefulSet 和 ReplicaSet，这使得扩展 Redis 集群变得容易：

向上扩展 StatefulSet - 使用 `kubectl scale statefulset` 命令增加 statefulset 的数量。

向下扩展 statefulset - 减少 statefulset 的数量，同时确保在其上没有联机分片。

结论

在 Kubernetes 上部署 Redis 集群具有许多优点，例如与传统部署方法相比，它具有可扩展性、容错性和更轻松的工作负载管理。借助 Kubernetes 的内置功能（如 StatefulSet 和 ReplicaSet）以及易于使用的 CLI 命令，设置和运行您自己的高可用性分布式数据库比以往任何时候都更容易。

可以使用 Kubernetes 工具轻松地进行故障排除和扩展 Redis 集群。按照本文中概述的步骤，您现在应该掌握了在 Kubernetes 上部署和管理您自己的 Redis 集群的坚实基础。