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 Platform 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 0.8.1 版本为例:

kind create cluster
点击查看期望输出
Creating cluster "kind" ... ✓ Ensuring node image (kindest/node:v1.18.2) 🖼 ✓ 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 >= 1.12

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
点击查看期望输出如果一切运行正常,会看到类似下面的输出,根据操作系统和使用的 hypervisor 会有些许差异。
😄 minikube v1.24.0 on Darwin 12.1 ✨ Automatically selected the docker driver. Other choices: hyperkit, virtualbox, ssh 👍 Starting control plane node minikube in cluster minikube 🚜 Pulling base image ... 💾 Downloading Kubernetes v1.22.3 preload ... > gcr.io/k8s-minikube/kicbase: 355.78 MiB / 355.78 MiB 100.00% 4.46 MiB p/ > preloaded-images-k8s-v13-v1...: 501.73 MiB / 501.73 MiB 100.00% 5.18 MiB 🔥 Creating docker container (CPUs=2, Memory=1985MB) ... 🐳 Preparing Kubernetes v1.22.3 on Docker 20.10.8 ... ▪ Generating certificates and keys ... ▪ Booting up control plane ... ▪ Configuring RBAC rules ... 🔎 Verifying Kubernetes components... ▪ Using image gcr.io/k8s-minikube/storage-provisioner:v5 🌟 Enabled addons: storage-provisioner, default-storageclass 🏄 Done! kubectl is now configured to use "minikube" cluster and "default" namespace by default

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/v1.4.7/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 v1.4.7

    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 v1.4.7 \ --set operatorImage=registry.cn-beijing.aliyuncs.com/tidb/tidb-operator:v1.4.7 \ --set tidbBackupManagerImage=registry.cn-beijing.aliyuncs.com/tidb/tidb-backup-manager:v1.4.7 \ --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/v1.4.7/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/v1.4.7/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/v1.4.7/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/v1.4.7/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/v1.4.7/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/v1.4.7/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(pdtikvtidb)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 Servcie

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 10261/TCP 10m basic-grafana ClusterIP 10.106.41.250 3000/TCP 10m basic-monitor-reloader ClusterIP 10.99.157.225 9089/TCP 10m basic-pd ClusterIP 10.104.43.232 2379/TCP 10m basic-pd-peer ClusterIP None 2380/TCP 10m basic-prometheus ClusterIP 10.106.177.227 9090/TCP 10m basic-tidb ClusterIP 10.99.24.91 4000/TCP,10080/TCP 8m40s basic-tidb-peer ClusterIP None 10080/TCP 8m40s basic-tikv-peer ClusterIP None 20160/TCP 9m39s

这个例子中,TiDB Servicebasic-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: 5.7.25-TiDB-v7.1.0 TiDB Server (Apache License 2.0) Community Edition, MySQL 5.7 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
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: v7.1.0 Edition: Community Git Commit Hash: 635a4362235e8a3c0043542e629532e3c7bb2756 Git Branch: heads/refs/tags/v7.1.0 UTC Build Time: 2023-05-30 10:58:57 GoVersion: go1.20.3 Race Enabled: false TiKV Min Version: 6.2.0-alpha 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: v7.1.0 Edition: Community Git Commit Hash: 635a4362235e8a3c0043542e629532e3c7bb2756 Git Branch: heads/refs/tags/v7.1.0 UTC Build Time: 2023-05-30 10:58:57 GoVersion: go1.20.3 Race Enabled: false TiKV Min Version: 6.2.0-alpha 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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