Kubernetesを使用したPostgreSQLのデプロイ

はじめに

Kubernetesは、コンテナ化されたアプリケーションのデプロイ、スケーリング、管理を自動化するためのオープンソースのコンテナオーケストレーションシステムです。 Kubernetesは、永続ボリュームやステートフルセットなどを使用してステートフルコンテナをプロビジョニングする方法を提供するため、KubernetesでPostgreSQLデータベースを実行することは最近の話題です。

このブログは、KubernetesクラスターでPostgreSQLデータベースを実行する手順を提供することを目的としています。 Kubernetesクラスターのインストールや構成については説明していませんが、KubernetesのMySQLGaleraClusterに関するこのブログで以前に説明しました。

前提条件

Kubernetesクラスターの動作
Dockerの基本的な理解

AWS、Azure、GoogleクラウドなどのパブリッククラウドプロバイダーでKubernetesクラスターをプロビジョニングできます。CentOSのKubernetesクラスターのインストールと構成の手順についてはこちらをご覧ください。 DockerコンテナへのPostgreSQLのデプロイに関する基本については、以前のブログ投稿を確認することもできます。

KubernetesにPostgreSQLをデプロイするには、以下の手順に従う必要があります。

PostgresDockerイメージ
Postgres構成を保存するための構成マップ
永続ストレージボリューム
PostgreSQLの導入
PostgreSQLサービス

PostgreSQLDockerイメージ

PostgreSQL 10.4を使用していますパブリックレジストリからのDockerイメージ。このイメージは、ユーザー名、パスワード、データベース名、パスなど、PostgreSQLのカスタム構成/環境変数を提供する機能を提供します。

PostgreSQL構成の構成マップ

PostgreSQL関連の情報を保存するために構成マップを使用します。ここでは、デプロイメントテンプレートのPostgreSQLポッドで使用される構成マップでデータベース、ユーザー、およびパスワードを使用しています。

ファイル：postgres-configmap.yaml

apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
  name: postgres-config
  labels:
    app: postgres
data:
  POSTGRES_DB: postgresdb
  POSTGRES_USER: postgresadmin
  POSTGRES_PASSWORD: admin123

Postgres構成マップリソースを作成する

$ kubectl create -f postgres-configmap.yaml 
configmap "postgres-config" created

永続ストレージボリューム

ご存知のとおり、Dockerコンテナは一時的なものです。コンテナインスタンスによって、またはコンテナ内で生成されたすべてのデータは、コンテナインスタンスの終了後に失われます。

データを保存するために、Kubernetes内の永続ボリュームと永続ボリュームクレームリソースを使用して、データを永続ストレージに保存します。

ここでは、ローカルディレクトリ/パスを永続ストレージリソース（/ mnt / data）として使用しています

ファイル：postgres-storage.yaml

kind: PersistentVolume
apiVersion: v1
metadata:
  name: postgres-pv-volume
  labels:
    type: local
    app: postgres
spec:
  storageClassName: manual
  capacity:
    storage: 5Gi
  accessModes:
    - ReadWriteMany
  hostPath:
    path: "/mnt/data"
---
kind: PersistentVolumeClaim
apiVersion: v1
metadata:
  name: postgres-pv-claim
  labels:
    app: postgres
spec:
  storageClassName: manual
  accessModes:
    - ReadWriteMany
  resources:
    requests:
      storage: 5Gi

ストレージ関連のデプロイメントを作成する

$ kubectl create -f postgres-storage.yaml 
persistentvolume "postgres-pv-volume" created
persistentvolumeclaim "postgres-pv-claim" created

PostgreSQLの導入

PostgreSQLコンテナをデプロイするためのPostgreSQLマニフェストは、PostgreSQL10.4イメージを使用します。以前に作成したconfigmapのユーザー名、パスワード、データベース名などのPostgreSQL構成を使用しています。また、永続ボリュームから作成されたボリュームをマウントし、PostgreSQLコンテナのデータを永続化すると主張しています。

apiVersion: extensions/v1beta1
kind: Deployment
metadata:
  name: postgres
spec:
  replicas: 1
  template:
    metadata:
      labels:
        app: postgres
    spec:
      containers:
        - name: postgres
          image: postgres:10.4
          imagePullPolicy: "IfNotPresent"
          ports:
            - containerPort: 5432
          envFrom:
            - configMapRef:
                name: postgres-config
          volumeMounts:
            - mountPath: /var/lib/postgresql/data
              name: postgredb
      volumes:
        - name: postgredb
          persistentVolumeClaim:
            claimName: postgres-pv-claim

Postgresデプロイメントを作成する

$ kubectl create -f postgres-deployment.yaml 
deployment "postgres" created

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PostgreSQLサービス

デプロイメントまたはコンテナーにアクセスするには、PostgreSQLサービスを公開する必要があります。 Kubernetesは、ClusterIP、NodePort、LoadBalancerなどのさまざまなタイプのサービスを提供します。

ClusterIPを使用すると、Kubernetes内のPostgreSQLサービスにアクセスできます。 NodePortは、Kubernetesノードでサービスエンドポイントを公開する機能を提供します。 PostgreSQLに外部からアクセスするには、サービスを外部に公開するロードバランサーサービスタイプを使用する必要があります。

ファイル：postgres-service.yaml

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: postgres
  labels:
    app: postgres
spec:
  type: NodePort
  ports:
   - port: 5432
  selector:
   app: postgres

Postgresサービスを作成する

$ kubectl create -f postgres-service.yaml 
service "postgres" created

PostgreSQLに接続

PostgreSQLに接続するには、サービス展開からノードポートを取得する必要があります。

$ kubectl get svc postgres
NAME       TYPE       CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP   PORT(S)          AGE
postgres   NodePort   10.107.71.253   <none>        5432:31070/TCP   5m

以前にconfigmapで指定されたクレデンシャルを使用して、kubernetesクラスターに存在するマシン/ノードからPostgreSQLに接続するには、ポート31070を使用する必要があります。

$ psql -h localhost -U postgresadmin1 --password -p 31070 postgresdb
Password for user postgresadmin1: 
psql (10.4)
Type "help" for help.
 
postgresdb=#

PostgreSQLデプロイメントを削除する

PostgreSQLリソースを削除するには、以下のコマンドを使用する必要があります。

# kubectl delete service postgres 
# kubectl delete deployment postgres
# kubectl delete configmap postgres-config
# kubectl delete persistentvolumeclaim postgres-pv-claim
# kubectl delete persistentvolume postgres-pv-volume

上記の手順を使用することで、KubernetesクラスターにスタンドアロンのPostgreSQLインスタンスをプロビジョニングできることを願っています。

結論

KubernetesでPostgreSQLを実行すると、仮想マシンを使用する場合よりも優れた方法でリソースを利用できます。 Kubernetesは、同じ仮想マシンまたはKubernetesクラスター内でPostgreSQLを使用する他のアプリケーションの分離も提供します。

この記事では、開発/POC環境でKubernetesでPostgreSQLを使用する方法の概要を説明します。 Kubernetesのステートフルセットを使用してPostgreSQLクラスターを探索/セットアップできます。

StatefulSetsが必要ですか？

Kubernetesでは、ステートフルアプリケーションをスケーリングするためにStatefulSetsが必要です。 PostgreSQLは、1つのコマンドでStatefulSetsを使用して簡単にスケーリングできます。

参照

CentOSへのKubernetesのインストール：https：//www.techrepublic.com/article/how-to-install-a-kubernetes-cluster-oen-centos-7
Kubectlのセットアップ：https：//kubernetes.io/docs/tasks/tools/install-kubectl
Dockerを使用したPostgreSQL：https://severalnines.com/blog/deploying-postgresql-docker-container
Kubernetes：https://kubernetes.io
statefulsetsを使用したPostgreSQLクラスターhttps://kubernetes.io/blog/2017/02/postgresql-clusters-kubernetes-statefulsets