发布于 由admin

Redis 在 Kubernetes 中的 StatefulSet 部署与维护

好的，咱们这就开始今天的Redis on Kubernetes StatefulSet部署与维护讲座。各位观众老爷，准备好你们的小板凳，咱们要起飞了！

开场白：为啥要用StatefulSet跑Redis？

Redis嘛，内存数据库，快是真快，但也娇气。重启了数据就没了，这在生产环境里可不行啊。我们需要持久化，需要高可用，最好还能自动故障转移。

Kubernetes，简称K8s，就是个容器编排神器。而StatefulSet，则是K8s里专门伺候有状态应用的。它能保证Pod的顺序启动、稳定的网络标识（hostname和DNS）、稳定的存储卷挂载，简直是为Redis量身定做的！

第一部分：StatefulSet部署Redis，这事儿不难！

咱们先来个简单的StatefulSet，部署三个Redis实例。

  1. 准备工作：Namespace和存储

    首先，咱们得有个地方住啊！创建一个Namespace，再准备好存储。

    apiVersion: v1
kind: Namespace
metadata:
 name: redis-cluster #给咱们的Redis集群起个名字
---
apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
 name: redis-data-pvc
 namespace: redis-cluster
spec:
 accessModes:
   - ReadWriteOnce # 只允许单个节点读写
 resources:
   requests:
     storage: 10Gi # 10个G，先凑合着用

    解释：

    • Namespace：相当于一个逻辑隔离的房间，把Redis集群和其他应用隔离开。
    • PersistentVolumeClaim (PVC)：声明需要多大的存储空间，以及访问模式。

  2. StatefulSet YAML文件：重头戏来了！

    apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
 name: redis-cluster
 namespace: redis-cluster
spec:
 serviceName: redis-cluster # Headless Service的名字，很重要！
 replicas: 3 # 3个Redis实例，组团出道
 selector:
   matchLabels:
     app: redis-cluster # 用于Pod选择
 template:
   metadata:
     labels:
       app: redis-cluster
   spec:
     containers:
       - name: redis
         image: redis:latest # 官方镜像，省心
         ports:
           - containerPort: 6379 # Redis默认端口
         volumeMounts:
           - name: redis-data
             mountPath: /data # Redis数据存储目录
 volumeClaimTemplates:
   - metadata:
       name: redis-data
     spec:
       accessModes:
         - ReadWriteOnce
       resources:
         requests:
           storage: 10Gi
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
 name: redis-cluster # Headless Service的名字
 namespace: redis-cluster
spec:
 clusterIP: None # Headless Service的标志，不分配Cluster IP
 selector:
   app: redis-cluster
 ports:
   - port: 6379
     targetPort: 6379

    解释：

    • StatefulSet：定义了Redis集群的规格。
    • serviceName：指向一个Headless Service，这是StatefulSet的关键。
    • replicas：指定副本数量，这里是3个。
    • selector：用于StatefulSet选择Pod。
    • template：Pod的模板，定义了容器的镜像、端口、存储卷挂载等。
    • volumeClaimTemplates：定义了PVC的模板，StatefulSet会自动为每个Pod创建PVC。
    • Headless Service：不分配Cluster IP，而是通过DNS解析Pod的hostname，实现Pod之间的发现。

  3. 应用YAML：kubectl apply -f your-redis-statefulset.yaml

    执行命令后，K8s就会开始创建Redis集群了。

  4. 验证：kubectl get pods -n redis-cluster

    看看是不是有redis-cluster-0、redis-cluster-1、redis-cluster-2三个Pod正在运行。

第二部分：StatefulSet的精髓：Headless Service

刚才咱们提到了Headless Service，这玩意儿到底有啥用？

想象一下，没有Headless Service，每个Pod都只有一个随机的IP地址。重启之后IP就变了，其他Pod怎么找到它呢？

Headless Service不分配Cluster IP，而是通过DNS解析Pod的hostname。StatefulSet会为每个Pod分配一个固定的hostname，格式是<statefulset-name>-<ordinal>。比如，redis-cluster-0、redis-cluster-1、redis-cluster-2。

有了hostname，其他Pod就可以通过redis-cluster-0.redis-cluster.redis-cluster.svc.cluster.local这样的DNS地址来访问Redis实例了。

第三部分：Redis持久化：数据才是王道！

光有StatefulSet还不够，咱们还得保证数据不丢。

  1. RDB快照：定期保存数据

    Redis默认会定期生成RDB快照，把内存中的数据保存到磁盘上。咱们可以在redis.conf里配置RDB快照的策略。

    save 900 1       # 900秒内如果至少有1个key被修改，就保存快照
save 300 10      # 300秒内如果至少有10个key被修改，就保存快照
save 60 10000    # 60秒内如果至少有10000个key被修改，就保存快照

  2. AOF日志：记录每次写操作

    AOF日志会记录每次写操作，重启时可以通过重新执行AOF日志来恢复数据。AOF比RDB更可靠，但性能会稍微差一些。

    appendonly yes       # 开启AOF
appendfsync everysec  # 每秒同步一次，兼顾性能和可靠性

    重要提示：

    • 确保redis.conf文件被正确挂载到容器中。可以使用ConfigMap或者Volume来实现。
    • RDB和AOF文件应该存储在持久化存储卷上，这样即使Pod重启，数据也不会丢失。

第四部分：Redis集群：单机Redis太弱了！

单机Redis性能有限，而且容易挂。咱们需要Redis集群来提高性能和可用性。

  1. Redis Cluster模式：官方推荐

    Redis Cluster是Redis官方提供的集群方案，支持自动分片和故障转移。

    步骤：

    • 修改redis.conf，开启cluster模式：

      cluster-enabled yes
cluster-config-file nodes.conf
cluster-node-timeout 15000

    • 使用redis-cli --cluster create命令创建集群。

      redis-cli --cluster create 10.0.0.1:6379 10.0.0.2:6379 10.0.0.3:6379 --cluster-replicas 1

      这个命令会把三个Redis实例组成一个集群，每个实例有一个备份节点。

    修改StatefulSet YAML：

    apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
 name: redis-cluster
 namespace: redis-cluster
spec:
 serviceName: redis-cluster
 replicas: 6 # 6个实例，3个master，3个slave
 selector:
   matchLabels:
     app: redis-cluster
 template:
   metadata:
     labels:
       app: redis-cluster
   spec:
     containers:
       - name: redis
         image: redis:latest
         ports:
           - containerPort: 6379
         volumeMounts:
           - name: redis-data
             mountPath: /data
         command: ["/bin/sh", "-c"]
         args:
           - |
             redis-server /usr/local/etc/redis/redis.conf
             until redis-cli -h $(hostname) -p 6379 ping; do
               echo "Waiting for Redis to start..."
               sleep 1
             done
             if [[ $(hostname) == "redis-cluster-0" ]]; then
               echo "Creating Redis Cluster..."
               redis-cli --cluster create $(redis-cluster-endpoints) --cluster-replicas 1 --cluster-yes
             fi
             tail -f /dev/null
 volumeClaimTemplates:
   - metadata:
       name: redis-data
     spec:
       accessModes:
         - ReadWriteOnce
       resources:
         requests:
           storage: 10Gi
env:
 - name: redis-cluster-endpoints
   value: "redis-cluster-0.redis-cluster:6379 redis-cluster-1.redis-cluster:6379 redis-cluster-2.redis-cluster:6379 redis-cluster-3.redis-cluster:6379 redis-cluster-4.redis-cluster:6379 redis-cluster-5.redis-cluster:6379"

---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
 name: redis-cluster
 namespace: redis-cluster
spec:
 clusterIP: None
 selector:
   app: redis-cluster
 ports:
   - port: 6379
     targetPort: 6379

    解释：

    • 调整replicas为6个，3个master，3个slave。
    • 在command和args中添加初始化Redis集群的逻辑。
    • 使用redis-cli --cluster create命令创建集群。
    • 使用env环境变量传递所有的redis节点，这样方便初始化集群。

    重要提示：

    • Redis Cluster需要至少三个master节点才能正常工作。
    • 确保节点之间可以互相访问。
    • 集群初始化只需要执行一次，所以咱们只在redis-cluster-0这个Pod上执行redis-cli --cluster create命令。

  2. Sentinel模式：主从复制 + 自动故障转移

    Sentinel是Redis官方提供的另外一种高可用方案，它通过监控master节点的状态，并在master节点故障时自动将slave节点提升为master节点。

    步骤：

    • 部署多个Sentinel实例。
    • 配置Sentinel监控Redis master节点。
    • 在客户端配置Sentinel地址，客户端会自动发现master节点。

    Sentinel模式比Redis Cluster简单，但性能和扩展性不如Redis Cluster。

第五部分：Redis维护：日常保健不能少！

Redis集群部署好了，也不能撒手不管。咱们还得定期维护，保证集群的健康运行。

  1. 监控：时刻关注身体状况

    监控Redis的各项指标，例如CPU使用率、内存使用率、连接数、QPS等。可以使用Prometheus + Grafana来搭建监控系统。

    监控指标：

    指标 描述
    used_memory Redis使用的内存大小
    connected_clients 连接到Redis的客户端数量
    keyspace_hits 命中key的次数
    keyspace_misses 未命中key的次数
    uptime_in_seconds Redis运行的时间（秒）

  2. 日志：蛛丝马迹不能放过

    定期检查Redis的日志，看看有没有异常信息。

  3. 备份：未雨绸缪，防患于未然

    定期备份Redis的数据，以防万一。可以使用RDB快照或者AOF日志来进行备份。

    备份策略：

    • 每天全量备份一次。
    • 每小时增量备份一次。

  4. 升级：保持最新，安全第一

    定期升级Redis的版本，修复bug，提升性能，增强安全性。

    升级步骤：

    • 逐个升级Redis实例，避免影响业务。
    • 先升级slave节点，再升级master节点。
    • 升级完成后，重启Redis实例。

第六部分：常见问题与解决方案

  1. Pod启动失败：

    • 检查PVC是否创建成功。
    • 检查镜像是否存在。
    • 检查端口是否被占用。

  2. Redis Cluster无法创建：

    • 检查节点之间是否可以互相访问。
    • 检查redis.conf配置是否正确。
    • 检查redis-cli --cluster create命令是否正确。

  3. 数据丢失：

    • 检查是否开启了RDB快照或者AOF日志。
    • 检查RDB和AOF文件是否存储在持久化存储卷上。
    • 检查备份策略是否正确。

  4. 性能瓶颈：

    • 检查CPU、内存、网络是否达到瓶颈。
    • 检查慢查询日志，优化查询语句。
    • 考虑使用Redis Cluster来提高性能。

总结：

今天咱们讲了如何在Kubernetes中使用StatefulSet部署和维护Redis集群。虽然内容有点多，但只要掌握了StatefulSet、Headless Service、Redis Cluster等关键概念，就能轻松驾驭Redis on Kubernetes。希望大家在实际工作中能够灵活运用这些知识，打造稳定、高效的Redis服务！

好了，今天的讲座就到这里。感谢各位观众老爷的捧场！下课！

发表回复

您的邮箱地址不会被公开。 必填项已用 * 标注