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在 Kubernetes 上快速上手 TiDB

本文档介绍了如何创建一个简单的 Kubernetes 集群，部署 TiDB Operator，并使用 TiDB Operator 部署 TiDB 集群。

部署的基本步骤如下：

  1. 创建 Kubernetes 测试集群
  2. 部署 TiDB Operator
  3. 部署 TiDB 集群和监控
  4. 连接 TiDB 集群
  5. 升级 TiDB 集群
  6. 销毁 TiDB 集群和 Kubernetes 集群

你可以先观看下面视频（时长约 12 分钟）。该视频完整的演示了快速上手的操作流程。

第 1 步：创建 Kubernetes 测试集群

本节介绍了两种创建 Kubernetes 测试集群的方法，可用于测试 TiDB Operator 管理的 TiDB 集群。

  • 使用 kind 创建在 Docker 中运行的 Kubernetes，这是目前比较通用的部署方式。
  • 使用 minikube 创建在虚拟机中运行的 Kubernetes

你也可以使用 Google Cloud Shell 在 Google Cloud 的 Google Kubernetes Engine 中部署 Kubernetes 集群。

方法一：使用 kind 创建 Kubernetes 集群

目前比较通用的方式是使用 kind 部署本地测试 Kubernetes 集群。kind 适用于使用 Docker 容器作为集群节点运行本地 Kubernetes 集群。请参阅 Docker Hub 以查看可用 tags。默认使用当前 kind 支持的最新版本。

部署前，请确保满足以下要求：

以下以 0.19.0 版本为例：

kind create cluster
点击查看期望输出
Creating cluster "kind" ...
✓ Ensuring node image (kindest/node:v1.27.1) 🖼
✓ Preparing nodes 📦
✓ Writing configuration 📜
✓ Starting control-plane 🕹️
✓ Installing CNI 🔌
✓ Installing StorageClass 💾
Set kubectl context to "kind-kind"
You can now use your cluster with:
kubectl cluster-info --context kind-kind
Thanks for using kind! 😊

检查集群是否创建成功：

kubectl cluster-info
点击查看期望输出
Kubernetes master is running at https://127.0.0.1:51026
KubeDNS is running at https://127.0.0.1:51026/api/v1/namespaces/kube-system/services/kube-dns:dns/proxy

To further debug and diagnose cluster problems, use 'kubectl cluster-info dump'.

Kubernetes 集群部署完成，现在就可以开始部署 TiDB Operator 了！

方法二：使用 minikube 创建 Kubernetes 集群

minikube 可以在虚拟机中创建一个 Kubernetes 集群。minikube 可在 macOS, Linux 和 Windows 上运行。

部署前，请确保满足以下要求：

  • minikube：版本 1.0.0 及以上，推荐使用较新版本。minikube 需要安装一个兼容的 hypervisor，详情见官方安装教程。
  • kubectl: 版本 >= 1.24

你可以使用 minikube start 直接启动 Kubernetes 集群，中国大陆用户也可以通过 gcr.io mirror 仓库启动 Kubernetes 集群。以下分别对这几种方法进行介绍。

使用 minikube start 启动 Kubernetes 集群

安装完 minikube 后，可以执行下面命令启动 Kubernetes 集群：

minikube start

使用 gcr.io mirror 仓库启动 Kubernetes 集群

中国大陆用户可以使用国内 gcr.io mirror 仓库，例如 registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers。

minikube start --image-repository registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers

使用 kubectl 进行集群操作

你可以使用 minikube 的子命令 kubectl 来进行集群操作。要使 kubectl 命令生效，你需要在 shell 配置文件中添加以下别名设置命令，或者在打开一个新的 shell 后执行以下别名设置命令。

alias kubectl='minikube kubectl --'

执行以下命令检查集群状态，并确保可以通过 kubectl 访问集群:

kubectl cluster-info
点击查看期望输出
Kubernetes master is running at https://192.168.64.2:8443
KubeDNS is running at https://192.168.64.2:8443/api/v1/namespaces/kube-system/services/kube-dns:dns/proxy

To further debug and diagnose cluster problems, use 'kubectl cluster-info dump'.

Kubernetes 集群部署完成，现在就可以开始部署 TiDB Operator 了！

第 2 步：部署 TiDB Operator

部署 TiDB Operator 的过程分为两步：

  1. 安装 TiDB Operator CRDs
  2. 安装 TiDB Operator

安装 TiDB Operator CRDs

TiDB Operator 包含许多实现 TiDB 集群不同组件的自定义资源类型 (CRD)。执行以下命令安装 CRD 到集群中：

kubectl create -f https://raw.githubusercontent.com/pingcap/tidb-operator/v1.6.0/manifests/crd.yaml
点击查看期望输出
customresourcedefinition.apiextensions.k8s.io/tidbclusters.pingcap.com created
customresourcedefinition.apiextensions.k8s.io/backups.pingcap.com created
customresourcedefinition.apiextensions.k8s.io/restores.pingcap.com created
customresourcedefinition.apiextensions.k8s.io/backupschedules.pingcap.com created
customresourcedefinition.apiextensions.k8s.io/tidbmonitors.pingcap.com created
customresourcedefinition.apiextensions.k8s.io/tidbinitializers.pingcap.com created
customresourcedefinition.apiextensions.k8s.io/tidbclusterautoscalers.pingcap.com created

安装 TiDB Operator

安装 Helm 3 并使用 Helm 3 部署 TiDB Operator。

  1. 添加 PingCAP 仓库。

    helm repo add pingcap https://charts.pingcap.org/
    点击查看期望输出
    "pingcap" has been added to your repositories

  2. 为 TiDB Operator 创建一个命名空间。

    kubectl create namespace tidb-admin
    点击查看期望输出
    namespace/tidb-admin created

  3. 安装 TiDB Operator。

    helm install --namespace tidb-admin tidb-operator pingcap/tidb-operator --version v1.6.0

    如果访问 Docker Hub 网速较慢，可以使用阿里云上的镜像：

    helm install --namespace tidb-admin tidb-operator pingcap/tidb-operator --version v1.6.0 \
    --set operatorImage=registry.cn-beijing.aliyuncs.com/tidb/tidb-operator:v1.6.0 \
    --set tidbBackupManagerImage=registry.cn-beijing.aliyuncs.com/tidb/tidb-backup-manager:v1.6.0 \
    --set scheduler.kubeSchedulerImageName=registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/kube-scheduler
    点击查看期望输出
    NAME: tidb-operator
LAST DEPLOYED: Mon Jun  1 12:31:43 2020
NAMESPACE: tidb-admin
STATUS: deployed
REVISION: 1
TEST SUITE: None
NOTES:
Make sure tidb-operator components are running:

kubectl get pods --namespace tidb-admin -l app.kubernetes.io/instance=tidb-operator

检查 TiDB Operator 组件是否正常运行起来：

kubectl get pods --namespace tidb-admin -l app.kubernetes.io/instance=tidb-operator
点击查看期望输出
NAME                                       READY   STATUS    RESTARTS   AGE
tidb-controller-manager-6d8d5c6d64-b8lv4   1/1     Running   0          2m22s
tidb-scheduler-644d59b46f-4f6sb            2/2     Running   0          2m22s

当所有的 pods 都处于 Running 状态时，继续下一步。

第 3 步：部署 TiDB 集群和监控

下面分别介绍 TiDB 集群和监控的部署方法。

部署 TiDB 集群

kubectl create namespace tidb-cluster && \
    kubectl -n tidb-cluster apply -f https://raw.githubusercontent.com/pingcap/tidb-operator/v1.6.0/examples/basic/tidb-cluster.yaml

如果访问 Docker Hub 网速较慢，可以使用 UCloud 上的镜像：

kubectl create namespace tidb-cluster && \
    kubectl -n tidb-cluster apply -f https://raw.githubusercontent.com/pingcap/tidb-operator/v1.6.0/examples/basic-cn/tidb-cluster.yaml
点击查看期望输出
namespace/tidb-cluster created
tidbcluster.pingcap.com/basic created

如果要将 TiDB 集群部署到 ARM64 机器上，可以参考在 ARM64 机器上部署 TiDB 集群。

部署独立的 TiDB Dashboard

kubectl -n tidb-cluster apply -f https://raw.githubusercontent.com/pingcap/tidb-operator/v1.6.0/examples/basic/tidb-dashboard.yaml

如果访问 Docker Hub 网速较慢，可以使用 UCloud 上的镜像：

kubectl -n tidb-cluster apply -f https://raw.githubusercontent.com/pingcap/tidb-operator/v1.6.0/examples/basic-cn/tidb-dashboard.yaml
点击查看期望输出
tidbdashboard.pingcap.com/basic created

部署 TiDB 集群监控

kubectl -n tidb-cluster apply -f https://raw.githubusercontent.com/pingcap/tidb-operator/v1.6.0/examples/basic/tidb-monitor.yaml

如果访问 Docker Hub 网速较慢，可以使用 UCloud 上的镜像：

kubectl -n tidb-cluster apply -f https://raw.githubusercontent.com/pingcap/tidb-operator/v1.6.0/examples/basic-cn/tidb-monitor.yaml
点击查看期望输出
tidbmonitor.pingcap.com/basic created

查看 Pod 状态

watch kubectl get po -n tidb-cluster
点击查看期望输出
NAME                              READY   STATUS    RESTARTS   AGE
basic-discovery-6bb656bfd-xl5pb   1/1     Running   0          9m9s
basic-monitor-5fc8589c89-gvgjj    3/3     Running   0          8m58s
basic-pd-0                        1/1     Running   0          9m8s
basic-tidb-0                      2/2     Running   0          7m14s
basic-tikv-0                      1/1     Running   0          8m13s

所有组件的 Pod 都启动后，每种类型组件（pd、tikv 和 tidb）都会处于 Running 状态。此时，你可以按 Ctrl+C 返回命令行，然后进行下一步。

第 4 步：连接 TiDB 集群

由于 TiDB 支持 MySQL 传输协议及其绝大多数的语法，因此你可以直接使用 mysql 命令行工具连接 TiDB 进行操作。以下说明连接 TiDB 集群的步骤。

安装 mysql 命令行工具

要连接到 TiDB，你需要在使用 kubectl 的主机上安装与 MySQL 兼容的命令行客户端。可以安装 MySQL Server、MariaDB Server 和 Percona Server 的 MySQL 可执行文件，也可以从操作系统软件仓库中安装。

转发 TiDB 服务 4000 端口

本步骤将端口从本地主机转发到 Kubernetes 中的 TiDB Service。

首先，获取 tidb-cluster 命名空间中的服务列表：

kubectl get svc -n tidb-cluster
点击查看期望输出
NAME                     TYPE        CLUSTER-IP       EXTERNAL-IP   PORT(S)              AGE
basic-discovery          ClusterIP   10.101.69.5      <none>        10261/TCP            10m
basic-grafana            ClusterIP   10.106.41.250    <none>        3000/TCP             10m
basic-monitor-reloader   ClusterIP   10.99.157.225    <none>        9089/TCP             10m
basic-pd                 ClusterIP   10.104.43.232    <none>        2379/TCP             10m
basic-pd-peer            ClusterIP   None             <none>        2380/TCP             10m
basic-prometheus         ClusterIP   10.106.177.227   <none>        9090/TCP             10m
basic-tidb               ClusterIP   10.99.24.91      <none>        4000/TCP,10080/TCP   8m40s
basic-tidb-peer          ClusterIP   None             <none>        10080/TCP            8m40s
basic-tikv-peer          ClusterIP   None             <none>        20160/TCP            9m39s

这个例子中，TiDB Service 是 basic-tidb。

然后，使用以下命令转发本地端口到集群：

kubectl port-forward -n tidb-cluster svc/basic-tidb 14000:4000 > pf14000.out &

如果端口 14000 已经被占用，可以更换一个空闲端口。命令会在后台运行，并将输出转发到文件 pf14000.out。所以，你可以继续在当前 shell 会话中执行命令。

连接 TiDB 服务

mysql --comments -h 127.0.0.1 -P 14000 -u root
点击查看期望输出
Welcome to the MariaDB monitor.  Commands end with ; or \g.
Your MySQL connection id is 178505
Server version: 8.0.11-TiDB-v8.1.0 TiDB Server (Apache License 2.0) Community Edition, MySQL 8.0 compatible

Copyright (c) 2000, 2018, Oracle, MariaDB Corporation Ab and others.

Type 'help;' or '\h' for help. Type '\c' to clear the current input statement.

MySQL [(none)]>

以下是一些可以用来验证集群功能的命令。

创建 hello_world 表
mysql> use test;
mysql> create table hello_world (id int unsigned not null auto_increment primary key, v varchar(32));
Query OK, 0 rows affected (0.17 sec)

mysql> select * from information_schema.tikv_region_status where db_name=database() and table_name='hello_world'\G
*************************** 1. row ***************************
        REGION_ID: 2
        START_KEY: 7480000000000000FF3700000000000000F8
          END_KEY:
         TABLE_ID: 55
          DB_NAME: test
       TABLE_NAME: hello_world
         IS_INDEX: 0
         INDEX_ID: NULL
       INDEX_NAME: NULL
   EPOCH_CONF_VER: 5
    EPOCH_VERSION: 23
    WRITTEN_BYTES: 0
       READ_BYTES: 0
 APPROXIMATE_SIZE: 1
 APPROXIMATE_KEYS: 0
1 row in set (0.03 sec)
查询 TiDB 版本号
mysql> select tidb_version()\G
*************************** 1. row ***************************
         tidb_version(): Release Version: v8.1.0
                Edition: Community
        Git Commit Hash: 700beafa79844b7b48dcba1c452ea3ff49d8f271
             Git Branch: heads/refs/tags/v8.1.0
         UTC Build Time: 2023-11-10 14:38:24
              GoVersion: go1.21.3
           Race Enabled: false
Check Table Before Drop: false
                  Store: tikv
1 row in set (0.01 sec)
查询 TiKV 存储状态
mysql> select * from information_schema.tikv_store_status\G
*************************** 1. row ***************************
           STORE_ID: 4
            ADDRESS: basic-tikv-0.basic-tikv-peer.tidb-cluster.svc:20160
        STORE_STATE: 0
   STORE_STATE_NAME: Up
              LABEL: null
            VERSION: 5.2.1
           CAPACITY: 58.42GiB
          AVAILABLE: 36.18GiB
       LEADER_COUNT: 3
      LEADER_WEIGHT: 1
       LEADER_SCORE: 3
        LEADER_SIZE: 3
       REGION_COUNT: 21
      REGION_WEIGHT: 1
       REGION_SCORE: 21
        REGION_SIZE: 21
           START_TS: 2020-05-28 22:48:21
  LAST_HEARTBEAT_TS: 2020-05-28 22:52:01
             UPTIME: 3m40.598302151s
1 rows in set (0.01 sec)
查询 TiDB 集群基本信息

该命令需要 TiDB 4.0 或以上版本，如果你部署的 TiDB 版本不支持该命令，请先升级 TiDB 集群。

mysql> select * from information_schema.cluster_info\G
*************************** 1. row ***************************
            TYPE: tidb
        INSTANCE: basic-tidb-0.basic-tidb-peer.tidb-cluster.svc:4000
  STATUS_ADDRESS: basic-tidb-0.basic-tidb-peer.tidb-cluster.svc:10080
         VERSION: 5.2.1
        GIT_HASH: 689a6b6439ae7835947fcaccf329a3fc303986cb
      START_TIME: 2020-05-28T22:50:11Z
          UPTIME: 3m21.459090928s
*************************** 2. row ***************************
            TYPE: pd
        INSTANCE: basic-pd:2379
  STATUS_ADDRESS: basic-pd:2379
         VERSION: 5.2.1
        GIT_HASH: 56d4c3d2237f5bf6fb11a794731ed1d95c8020c2
      START_TIME: 2020-05-28T22:45:04Z
          UPTIME: 8m28.459091915s
*************************** 3. row ***************************
            TYPE: tikv
        INSTANCE: basic-tikv-0.basic-tikv-peer.tidb-cluster.svc:20160
  STATUS_ADDRESS: 0.0.0.0:20180
         VERSION: 5.2.1
        GIT_HASH: 198a2cea01734ce8f46d55a29708f123f9133944
      START_TIME: 2020-05-28T22:48:21Z
          UPTIME: 5m11.459102648s
3 rows in set (0.01 sec)

访问 Grafana 面板

你可以转发 Grafana 服务端口，以便本地访问 Grafana 面板。

kubectl port-forward -n tidb-cluster svc/basic-grafana 3000 > pf3000.out &

Grafana 面板可在 kubectl 所运行的主机上通过 http://localhost:3000 访问。默认用户名和密码都是 "admin" 。

请注意，如果你是非本机（比如 Docker 容器或远程服务器）上运行 kubectl port-forward，将无法在本地浏览器里通过 localhost:3000 访问，可以通过下面命令监听所有地址：

kubectl port-forward --address 0.0.0.0 -n tidb-cluster svc/basic-grafana 3000 > pf3000.out &

然后通过 http://${远程服务器IP}:3000 访问 Grafana。

了解更多使用 TiDB Operator 部署 TiDB 集群监控的信息，可以查阅 TiDB 集群监控与告警。

访问 TiDB Dashboard Web UI

你可以转发 TiDB Dashboard 服务端口，以便本地访问 TiDB Dashboard 界面。

kubectl port-forward -n tidb-cluster svc/basic-tidb-dashboard-exposed 12333 > pf12333.out &

TiDB Dashboard 面板可在 kubectl 所运行的主机上通过 http://localhost:12333 访问。

请注意，如果你是非本机（比如 Docker 容器或远程服务器）上运行 kubectl port-forward，将无法在本地浏览器里通过 localhost 访问，可以通过下面命令监听所有地址：

kubectl port-forward --address 0.0.0.0 -n tidb-cluster svc/basic-tidb-dashboard-exposed 12333 > pf12333.out &

然后通过 http://${远程服务器IP}:12333 访问 TiDB Dashboard。

第 5 步：升级 TiDB 集群

TiDB Operator 还可简化 TiDB 集群的滚动升级。以下展示使用 kubectl 命令行工具更新 TiDB 版本到 nightly 版本的过程。在此之前，先了解一下 kubectl 的子命令 kubectl patch。 它可以直接应用补丁。Kubernetes 支持几种不同的补丁策略，每种策略有不同的功能、格式等。可参考 Kubernetes Patch 了解更多细节。

修改 TiDB 集群版本

执行以下命令，将 TiDB 集群升级到 nightly 版本：

kubectl patch tc basic -n tidb-cluster --type merge -p '{"spec": {"version": "nightly"} }'
点击查看期望输出
tidbcluster.pingcap.com/basic patched

等待 Pods 重启

执行以下命令以了解集群升级组件时的进度。你可以看到某些 Pods 进入 Terminating 状态后，又回到 ContainerCreating，最后重新进入 Running 状态。

watch kubectl get po -n tidb-cluster
点击查看期望输出
NAME                              READY   STATUS        RESTARTS   AGE
basic-discovery-6bb656bfd-7lbhx   1/1     Running       0          24m
basic-pd-0                        1/1     Terminating   0          5m31s
basic-tidb-0                      2/2     Running       0          2m19s
basic-tikv-0                      1/1     Running       0          4m13s

转发 TiDB 服务端口

当所有 Pods 都重启后，将看到版本号已更改。需要注意的是，由于相关 Pods 已被销毁重建，这里需要重新设置端口转发。

kubectl port-forward -n tidb-cluster svc/basic-tidb 24000:4000 > pf24000.out &

如果端口 24000 已经被占用，可以更换一个空闲端口。

检查 TiDB 集群版本

mysql --comments -h 127.0.0.1 -P 24000 -u root -e 'select tidb_version()\G'
点击查看期望输出

注意， nightly 不是固定版本，不同时间会有不同结果。下面示例仅供参考。

*************************** 1. row ***************************
tidb_version(): Release Version: v8.1.0
Edition: Community
Git Commit Hash: 700beafa79844b7b48dcba1c452ea3ff49d8f271
Git Branch: heads/refs/tags/v8.1.0
UTC Build Time: 2023-11-10 14:38:24
GoVersion: go1.21.3
Race Enabled: false
Check Table Before Drop: false
Store: tikv

第 6 步：销毁 TiDB 集群和 Kubernetes 集群

完成测试后，你可能希望销毁 TiDB 集群和 Kubernetes 集群。

停止 kubectl 的端口转发

如果你仍在运行正在转发端口的 kubectl 进程，请终止它们：

pgrep -lfa kubectl

销毁 TiDB 集群

销毁 TiDB 集群的步骤如下。

删除 TiDB Cluster

kubectl delete tc basic -n tidb-cluster

此命令中，tc 为 tidbclusters 的简称。

删除 TiDB Monitor

kubectl delete tidbmonitor basic -n tidb-cluster

删除 PV 数据

如果你的部署使用持久性数据存储，则删除 TiDB 集群将不会删除集群的数据。如果不再需要数据，可以运行以下命令来清理数据：

kubectl delete pvc -n tidb-cluster -l app.kubernetes.io/instance=basic,app.kubernetes.io/managed-by=tidb-operator && \
kubectl get pv -l app.kubernetes.io/namespace=tidb-cluster,app.kubernetes.io/managed-by=tidb-operator,app.kubernetes.io/instance=basic -o name | xargs -I {} kubectl patch {} -p '{"spec":{"persistentVolumeReclaimPolicy":"Delete"}}'

删除命名空间

为确保没有残余资源，你可以删除用于 TiDB 集群的命名空间。

kubectl delete namespace tidb-cluster

销毁 Kubernetes 集群

销毁 Kubernetes 集群的方法取决于其创建方式。以下是销毁 Kubernetes 集群的步骤。

  • kind
  • minikube

如果使用了 kind 创建 Kubernetes 集群，在测试完成后，执行下面命令来销毁集群：

kind delete cluster

如果使用了 minikube 创建 Kubernetes 集群，测试完成后，执行下面命令来销毁集群：

minikube delete

探索更多

如果你想在生产环境部署，请参考以下文档：

在公有云上部署：

自托管 Kubernetes 集群：

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