示例：使用 StatefulSet 部署 Cassandra

示例：使用 StatefulSet 部署 Cassandra

本教程描述了如何在 Kubernetes 上运行 Apache Cassandra。数据库 Cassandra 需要永久性存储提供数据持久性（应用状态）。在此示例中，自定义 Cassandra seed provider 使数据库在接入 Cassandra 集群时能够发现新的 Cassandra 实例。

使用StatefulSet可以更轻松地将有状态的应用程序部署到你的 Kubernetes 集群中。有关本教程中使用的功能的更多信息，请参阅 StatefulSet。

说明：

Cassandra 和 Kubernetes 都使用术语节点来表示集群的成员。在本教程中，属于 StatefulSet 的 Pod 是 Cassandra 节点，并且是 Cassandra 集群的成员（称为 ring）。当这些 Pod 在你的 Kubernetes 集群中运行时，Kubernetes 控制平面会将这些 Pod 调度到 Kubernetes 的节点上。

当 Cassandra 节点启动时，使用 seed 列表来引导发现 ring 中的其他节点。本教程部署了一个自定义的 Cassandra seed provider，使数据库可以发现 Kubernetes 集群中出现的新的 Cassandra Pod。

教程目标

创建并验证 Cassandra 无头（headless）Service。
使用 StatefulSet 创建一个 Cassandra ring。
验证 StatefulSet。
修改 StatefulSet。
删除 StatefulSet 及其 Pod。

准备开始

你必须拥有一个 Kubernetes 的集群，同时你必须配置 kubectl 命令行工具与你的集群通信。建议在至少有两个不作为控制平面主机的节点的集群上运行本教程。如果你还没有集群，你可以通过 Minikube 构建一个你自己的集群，或者你可以使用下面的 Kubernetes 练习环境之一：

要完成本教程，你应该已经熟悉 Pod、 Service 和 StatefulSet。

额外的 Minikube 设置说明

注意：

Minikube 默认需要 2048MB 内存和 2 个 CPU。在本教程中，使用默认资源配置运行 Minikube 会出现资源不足的错误。为避免这些错误，请使用以下设置启动 Minikube：

minikube start --memory 5120 --cpus=4

为 Cassandra 创建无头（headless） Services

在 Kubernetes 中，一个 Service 描述了一组执行相同任务的 Pod。

以下 Service 用于在 Cassandra Pod 和集群中的客户端之间进行 DNS 查找：

application/cassandra/cassandra-service.yaml

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  labels:
    app: cassandra
  name: cassandra
spec:
  clusterIP: None
  ports:
  - port: 9042
  selector:
    app: cassandra

创建一个 Service 来跟踪 cassandra-service.yaml 文件中的所有 Cassandra StatefulSet：

kubectl apply -f https://k8s.io/examples/application/cassandra/cassandra-service.yaml

验证(可选)

获取 Cassandra Service。

kubectl get svc cassandra

响应是：

NAME        TYPE        CLUSTER-IP   EXTERNAL-IP   PORT(S)    AGE
cassandra   ClusterIP   None         <none>        9042/TCP   45s

如果没有看到名为 cassandra 的服务，则表示创建失败。请阅读调试服务，以解决常见问题。

使用 StatefulSet 创建 Cassandra Ring

下面包含的 StatefulSet 清单创建了一个由三个 Pod 组成的 Cassandra ring。

说明： 本示例使用 Minikube 的默认配置程序。请为正在使用的云更新以下 StatefulSet。

application/cassandra/cassandra-statefulset.yaml

apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
  name: cassandra
  labels:
    app: cassandra
spec:
  serviceName: cassandra
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: cassandra
  template:
    metadata:
      labels:
        app: cassandra
    spec:
      terminationGracePeriodSeconds: 1800
      containers:
      - name: cassandra
        image: gcr.io/google-samples/cassandra:v13
        imagePullPolicy: Always
        ports:
        - containerPort: 7000
          name: intra-node
        - containerPort: 7001
          name: tls-intra-node
        - containerPort: 7199
          name: jmx
        - containerPort: 9042
          name: cql
        resources:
          limits:
            cpu: "500m"
            memory: 1Gi
          requests:
            cpu: "500m"
            memory: 1Gi
        securityContext:
          capabilities:
            add:
              - IPC_LOCK
        lifecycle:
          preStop:
            exec:
              command: 
              - /bin/sh
              - -c
              - nodetool drain
        env:
          - name: MAX_HEAP_SIZE
            value: 512M
          - name: HEAP_NEWSIZE
            value: 100M
          - name: CASSANDRA_SEEDS
            value: "cassandra-0.cassandra.default.svc.cluster.local"
          - name: CASSANDRA_CLUSTER_NAME
            value: "K8Demo"
          - name: CASSANDRA_DC
            value: "DC1-K8Demo"
          - name: CASSANDRA_RACK
            value: "Rack1-K8Demo"
          - name: POD_IP
            valueFrom:
              fieldRef:
                fieldPath: status.podIP
        readinessProbe:
          exec:
            command:
            - /bin/bash
            - -c
            - /ready-probe.sh
          initialDelaySeconds: 15
          timeoutSeconds: 5
        # 这些卷挂载是持久的。它们类似内联申领，但并不完全相同，
        # 因为这些卷挂载的名称需要与 StatefulSet 中某 Pod 卷完全匹配。
        volumeMounts:
        - name: cassandra-data
          mountPath: /cassandra_data
  # 这些将被控制器转换为卷申领，并挂载在上述路径。
  # 请勿将此设置用于生产环境，除非使用了 GCEPersistentDisk 或其他 SSD 持久盘。
  volumeClaimTemplates:
  - metadata:
      name: cassandra-data
    spec:
      accessModes: [ "ReadWriteOnce" ]
      storageClassName: fast
      resources:
        requests:
          storage: 1Gi
---
kind: StorageClass
apiVersion: storage.k8s.io/v1
metadata:
  name: fast
provisioner: k8s.io/minikube-hostpath
parameters:
  type: pd-ssd

使用 cassandra-statefulset.yaml 文件创建 Cassandra StatefulSet：

# 如果你能未经修改地应用 cassandra-statefulset.yaml，请使用此命令
kubectl apply -f https://k8s.io/examples/application/cassandra/cassandra-statefulset.yaml

如果你为了适合你的集群需要修改 cassandra-statefulset.yaml，下载 https://k8s.io/examples/application/cassandra/cassandra-statefulset.yaml，然后应用修改后的清单。

# 如果使用本地的 cassandra-statefulset.yaml ，请使用此命令
kubectl apply -f cassandra-statefulset.yaml

验证 Cassandra StatefulSet

获取 Cassandra StatefulSet:

kubectl get statefulset cassandra

响应应该与此类似：

NAME        DESIRED   CURRENT   AGE
cassandra   3         0         13s

StatefulSet 资源会按顺序部署 Pod。

获取 Pod 查看已排序的创建状态：

kubectl get pods -l="app=cassandra"

响应应该与此类似：

NAME          READY     STATUS              RESTARTS   AGE
cassandra-0   1/1       Running             0          1m
cassandra-1   0/1       ContainerCreating   0          8s

这三个 Pod 要花几分钟的时间才能部署。部署之后，相同的命令将返回类似于以下的输出：

NAME          READY     STATUS    RESTARTS   AGE
cassandra-0   1/1       Running   0          10m
cassandra-1   1/1       Running   0          9m
cassandra-2   1/1       Running   0          8m

运行第一个 Pod 中的 Cassandra nodetool，以显示 ring 的状态。

kubectl exec -it cassandra-0 -- nodetool status

响应应该与此类似：

Datacenter: DC1-K8Demo
======================
Status=Up/Down
|/ State=Normal/Leaving/Joining/Moving
--  Address     Load       Tokens       Owns (effective)  Host ID                               Rack
UN  172.17.0.5  83.57 KiB  32           74.0%             e2dd09e6-d9d3-477e-96c5-45094c08db0f  Rack1-K8Demo
UN  172.17.0.4  101.04 KiB  32           58.8%             f89d6835-3a42-4419-92b3-0e62cae1479c  Rack1-K8Demo
UN  172.17.0.6  84.74 KiB  32           67.1%             a6a1e8c2-3dc5-4417-b1a0-26507af2aaad  Rack1-K8Demo

修改 Cassandra StatefulSet

使用 kubectl edit 修改 Cassandra StatefulSet 的大小。

运行以下命令：

kubectl edit statefulset cassandra

此命令你的终端中打开一个编辑器。需要更改的是 replicas 字段。下面是 StatefulSet 文件的片段示例：

# 请编辑以下对象。以 '#' 开头的行将被忽略，
# 且空文件将放弃编辑。如果保存此文件时发生错误，
# 将重新打开并显示相关故障。
apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
  creationTimestamp: 2016-08-13T18:40:58Z
  generation: 1
  labels:
  app: cassandra
  name: cassandra
  namespace: default
  resourceVersion: "323"
  uid: 7a219483-6185-11e6-a910-42010a8a0fc0
spec:
  replicas: 3

将副本数（replicas）更改为 4，然后保存清单。

StatefulSet 现在可以扩展到运行 4 个 Pod。

获取 Cassandra StatefulSet 验证更改：

kubectl get statefulset cassandra

响应应该与此类似：

NAME        DESIRED   CURRENT   AGE
cassandra   4         4         36m

清理现场

删除或缩小 StatefulSet 不会删除与 StatefulSet 关联的卷。这个设置是出于安全考虑，因为你的数据比自动清除所有相关的 StatefulSet 资源更有价值。

警告：

根据存储类和回收策略，删除 PersistentVolumeClaims 可能导致关联的卷也被删除。千万不要认为其容量声明被删除，你就能访问数据。

运行以下命令（连在一起成为一个单独的命令）删除 Cassandra StatefulSet 中的所有内容：

grace=$(kubectl get pod cassandra-0 -o=jsonpath='{.spec.terminationGracePeriodSeconds}') \
  && kubectl delete statefulset -l app=cassandra \
  && echo "Sleeping ${grace} seconds" 1>&2 \
  && sleep $grace \
  && kubectl delete persistentvolumeclaim -l app=cassandra

运行以下命令，删除你为 Cassandra 设置的 Service：
```
kubectl delete service -l app=cassandra
```

Cassandra 容器环境变量

本教程中的 Pod 使用来自 Google 容器镜像库的 gcr.io/google-samples/cassandra:v13 镜像。上面的 Docker 镜像基于 debian-base，并且包含 OpenJDK 8。

该镜像包括来自 Apache Debian 存储库的标准 Cassandra 安装。通过使用环境变量，你可以更改插入到 cassandra.yaml 中的值。

环境变量	默认值
`CASSANDRA_CLUSTER_NAME`	`‘Test Cluster’`
`CASSANDRA_NUM_TOKENS`	`32`
`CASSANDRA_RPC_ADDRESS`	`0.0.0.0`

接下来

了解如何扩缩 StatefulSet。
了解有关 KubernetesSeedProvider 的更多信息
查看更多自定义 Seed Provider Configurations