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使用 Kubernetes 创建 Couchbase 集群

作者：Arun Gupta (Couchbase) | 2016年8月15日，星期一

Couchbase Server 是一个开源的分布式 NoSQL 面向文档的数据库。它提供了一个快速的键值存储，具有用于亚毫秒级数据操作的托管缓存、用于快速查询的专用索引器和用于执行 SQL 查询的查询引擎。对于移动和物联网 (IoT) 环境，Couchbase Lite 可在设备上原生运行并管理与 Couchbase Server 的同步。

Couchbase Server 4.5 最近发布，带来了许多新功能，包括 Docker 生产认证支持。 Couchbase 支持各种 Docker 容器的编排框架，例如 Kubernetes、Docker Swarm 和 Mesos，有关详细信息，请访问此页面。

这篇博文将解释如何使用 Kubernetes 创建 Couchbase 集群。此设置已使用 Kubernetes 1.3.3、Amazon Web Services 和 Couchbase 4.5 企业版进行测试。

像所有美好的事物一样，这篇文章也站在巨人的肩膀上。此博客中使用的设计模式是在与 @saturnism 进行的周五下午的黑客活动中定义的。 @r_schmiddy 贡献了配置文件的工作版本。

Couchbase 集群

Couchbase 服务器集群通常部署在商用服务器上。 Couchbase Server 具有对等拓扑，其中所有节点都是平等的，并根据需要相互通信。没有主节点、从节点、配置节点、名称节点、头节点等概念，并且每个节点上加载的所有软件都是相同的。它允许在不考虑其“类型”的情况下添加或删除节点。该模型尤其适用于一般的云基础架构。对于 Kubernetes，这意味着我们可以对所有 Couchbase 节点使用完全相同的容器镜像。

典型的 Couchbase 集群创建过程如下所示

启动 Couchbase：启动 n 个 Couchbase 服务器
创建集群：选择任何服务器，并将所有其他服务器添加到该服务器以创建集群
重新平衡集群：重新平衡集群，以便数据分布在整个集群中

为了使用 Kubernetes 实现自动化，集群创建被拆分为“主”和“工作”副本控制器 (RC)。

主 RC 只有一个副本，并且也作为服务发布。这提供了一个单一的参考点来启动集群创建。默认情况下，服务仅在集群内部可见。此服务也作为负载均衡器公开。这允许从集群外部访问 Couchbase Web 控制台。

工作 RC 使用与主 RC 完全相同的镜像。这保持集群同构，从而可以轻松扩展集群。

此博客中使用的配置文件可在此处获得。让我们创建 Kubernetes 资源来创建 Couchbase 集群。

创建 Couchbase“主”副本控制器

可以使用以下配置文件创建 Couchbase 主 RC

apiVersion: v1  
kind: ReplicationController  
metadata:  
  name: couchbase-master-rc  
spec:  
  replicas: 1  
  selector:  
    app: couchbase-master-pod  
  template:  
    metadata:  
      labels:  
        app: couchbase-master-pod  
    spec:  
      containers:  
      - name: couchbase-master  
        image: arungupta/couchbase:k8s  
        env:  
          - name: TYPE  
            value: MASTER  
        ports:  
        - containerPort: 8091  
----  
apiVersion: v1  
kind: Service  
metadata:   
  name: couchbase-master-service  
  labels:   
    app: couchbase-master-service  
spec:   
  ports:  
    - port: 8091  
  selector:   
    app: couchbase-master-pod  
  type: LoadBalancer

此配置文件创建了一个 couchbase-master-rc 副本控制器。此 RC 使用 arungupta/couchbase:k8s 镜像创建了一个 Pod 副本。此镜像使用此处的 Dockerfile 创建。此 Dockerfile 使用配置脚本来配置基本的 Couchbase Docker 镜像。首先，它使用Couchbase REST API设置内存配额、设置索引、数据和查询服务、安全凭据，并加载示例数据桶。然后，它调用适当的Couchbase CLI命令将 Couchbase 节点添加到集群或添加节点并重新平衡集群。这基于三个环境变量

TYPE：定义加入的 Pod 是工作节点还是主节点
AUTO_REBALANCE：定义是否需要重新平衡集群
COUCHBASE_MASTER：主服务的名称

对于第一个配置文件，TYPE 环境变量设置为 MASTER，因此不会对 Couchbase 镜像进行其他配置。

让我们创建并验证工件。

创建 Couchbase 主 RC

kubectl create -f cluster-master.yml   
replicationcontroller "couchbase-master-rc" created  
service "couchbase-master-service" created

列出所有服务

kubectl get svc  
NAME                       CLUSTER-IP    EXTERNAL-IP   PORT(S)    AGE  
couchbase-master-service   10.0.57.201                 8091/TCP   30s  
kubernetes                 10.0.0.1      \<none\>        443/TCP    5h

输出显示已创建 couchbase-master-service。

获取所有 Pod

kubectl get po  
NAME                        READY     STATUS    RESTARTS   AGE  
couchbase-master-rc-97mu5   1/1       Running   0          1m

使用配置文件中指定的 Docker 镜像创建了一个 Pod。

检查 RC

kubectl get rc  
NAME                  DESIRED   CURRENT   AGE  
couchbase-master-rc   1         1         1m

它表明 RC 中 Pod 的期望数量和当前数量是匹配的。

描述服务

kubectl describe svc couchbase-master-service  
Name: couchbase-master-service  
Namespace: default  
Labels: app=couchbase-master-service  
Selector: app=couchbase-master-pod  
Type: LoadBalancer  
IP: 10.0.57.201  
LoadBalancer Ingress: a94f1f286590c11e68e100283628cd6c-1110696566.us-west-2.elb.amazonaws.com  
Port: \<unset\> 8091/TCP  
NodePort: \<unset\> 30019/TCP  
Endpoints: 10.244.2.3:8091  
Session Affinity: None  
Events:

  FirstSeen LastSeen Count From SubobjectPath Type Reason Message

  --------- -------- ----- ---- ------------- -------- ------ -------

  2m 2m 1 {service-controller } Normal CreatingLoadBalancer Creating load balancer

  2m 2m 1 {service-controller } Normal CreatedLoadBalancer Created load balancer

在其他详细信息中，LoadBalancer Ingress 旁边显示的地址与我们相关。此地址用于访问 Couchbase Web 控制台。

等待约 3 分钟，让负载均衡器准备好接收请求。 Couchbase Web 控制台可通过 <ip>:8091 访问，如下所示

配置文件中使用的镜像配置了管理员用户名和密码。输入凭据以查看控制台

单击服务器节点以查看集群中有多少个 Couchbase 节点。正如预期的那样，它只显示一个节点

单击数据桶以查看作为镜像一部分创建的示例桶

这表明已创建 travel-sample 桶，并且它包含 31,591 个 JSON 文档。

创建 Couchbase“工作”副本控制器
现在，让我们创建一个工作副本控制器。可以使用配置文件创建它

apiVersion: v1  
kind: ReplicationController  
metadata:  
  name: couchbase-worker-rc  
spec:  
  replicas: 1  
  selector:  
    app: couchbase-worker-pod  
  template:  
    metadata:  
      labels:  
        app: couchbase-worker-pod  
    spec:  
      containers:  
      - name: couchbase-worker  
        image: arungupta/couchbase:k8s  
        env:  
          - name: TYPE  
            value: "WORKER"  
          - name: COUCHBASE\_MASTER  
            value: "couchbase-master-service"  
          - name: AUTO\_REBALANCE  
            value: "false"  
        ports:  
        - containerPort: 8091

此 RC 还使用相同的 arungupta/couchbase:k8s 镜像创建 Couchbase 的单个副本。这里的关键区别是

TYPE 环境变量设置为 WORKER。这将添加一个要添加到集群的工作 Couchbase 节点。
COUCHBASE_MASTER 环境变量传递 couchbase-master-service 的值。这使用 Kubernetes 内置的服务发现机制来让工作节点和主节点中的 Pod 进行通信。
AUTO_REBALANCE 环境变量设置为 false。这确保该节点仅添加到集群中，但集群本身不会重新平衡。需要重新平衡以在集群的多个节点之间重新分发数据。这是推荐的方式，因为可以先添加多个节点，然后可以使用 Web 控制台手动重新平衡集群。让我们创建一个工作节点

kubectl create -f cluster-worker.yml   
replicationcontroller "couchbase-worker-rc" created

检查 RC

kubectl get rc  
NAME                  DESIRED   CURRENT   AGE  
couchbase-master-rc   1         1         6m  
couchbase-worker-rc   1         1         22s

创建了一个新的 couchbase-worker-rc，其中期望的实例数和当前实例数匹配。

获取所有 Pod

kubectl get po  
NAME                        READY     STATUS    RESTARTS   AGE  
couchbase-master-rc-97mu5   1/1       Running   0          6m  
couchbase-worker-rc-4ik02   1/1       Running   0          46s

现在创建了一个额外的 Pod。每个 Pod 的名称都以相应 RC 的名称作为前缀。例如，工作 Pod 的前缀是 couchbase-worker-rc。

Couchbase Web 控制台更新后显示已添加一个新的 Couchbase 节点。 “待重新平衡”选项卡上的红色圆圈和数字 1 可以证明这一点。

单击该选项卡将显示需要重新平衡的节点的 IP 地址

扩展 Couchbase 集群

现在，让我们通过扩展工作 RC 的副本数量来扩展 Couchbase 集群

kubectl scale rc couchbase-worker-rc --replicas=3  
replicationcontroller "couchbase-worker-rc" scaled

RC 的更新状态显示已创建 3 个工作 Pod

kubectl get rc  
NAME                  DESIRED   CURRENT   AGE  
couchbase-master-rc   1         1         8m  
couchbase-worker-rc   3         3         2m

可以通过获取 Pod 列表来再次验证这一点

kubectl get po  
NAME                        READY     STATUS    RESTARTS   AGE  
couchbase-master-rc-97mu5   1/1       Running   0          8m  
couchbase-worker-rc-4ik02   1/1       Running   0          2m  
couchbase-worker-rc-jfykx   1/1       Running   0          53s  
couchbase-worker-rc-v8vdw   1/1       Running   0          53s

Couchbase Web 控制台的“待重新平衡”选项卡显示现在已将 3 个服务器添加到集群中，并且需要重新平衡。

重新平衡 Couchbase 集群

最后，单击“重新平衡”按钮以重新平衡集群。将显示一个消息窗口，显示重新平衡的当前状态

所有节点重新平衡后，Couchbase 集群即可处理您的请求

除了创建集群外，Couchbase Server 还支持一系列高可用性和灾难恢复 (HA/DR) 策略。大多数 HA/DR 策略依赖于多管齐下的方法，即最大限度地提高可用性、增加数据中心内部和跨数据中心的冗余，以及执行定期备份。

现在您的 Couchbase 集群已准备就绪，您可以运行您的第一个示例应用程序。

欲了解更多信息，请查看 Couchbase 开发者门户和论坛，或查看Stack Overflow上的问题。

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