MySQL on K8s：开源开放的 MySQL 高可用容器编排方案

本文是上海站 Meetup 讲师高日耀根据其分享内容整理的文章。点击查看视频回放

MySQL 运维有哪些挑战？

传统的物理部署方式，即把数据库部署在物理机上。对运维人员而言，会遇到图 1 中四个维度的挑战。

1、成本

自建 MySQL 数据库集群，需要的硬件设备包括：服务器、网络交换机、内存、CPU、硬盘等 硬件设备。

硬件设备成本包括：选型、购买、维护、升级、损坏、数据丢失等。

2、传统部署

每新增一套集群，都要进行操作系统安装、环境配置、MySQL 数据库安装、调试、性能优化、调参，后续还有系统升级，数据库升级…

3、运维

针对不同对场景，比如一源一副本，一源两副本，多源多副本（MGR）等，需要编写对应的运维脚本。

在集群规模不大，MySQL 实例不多的情况下，运维人员尚且能应付，但是当集群不断增加，MySQL 实例达到成千上万个的时候，会极大的增加运维人员的负担，效率也会变得低下。

规模越大，出现误操作的概率会越高，严重的甚至要 “从删库跑路”。误删除关键数据，对于一般企业而言，应对能力较弱，危害很可能是致命的。

4、资源弹性

传统物理机部署不具备秒级弹性的能力，来针对 MySQL 在高峰或低谷时资源的自动弹性伸缩。例如，在业务高峰扩展 CPU、内存等资源，在低峰期收回闲置资源。

如果设计一次电商秒杀的场景持续时间是 30 分钟，那么我们可以在 30 分钟内，将网络、CPU、内存、磁盘等资源提升到最大。在秒杀结束之后，释放这些资源，极大节省成本。

主流解决方案

针对如上挑战，主流的解决方案有两种：

物理机 + 管理平台

通过数据库管理平台，对数据库的统一管理，减轻数据库运维成本，提高数据库整体的可用性。
上云

将数据库部署到一个虚拟计算环境中，也就是常说的数据库上云。市面上各大云厂商都提供了 RDS 服务。

数据库上云可以实现按需付费、按需扩展、高可用性以及存储整合等优势。大大降低运维人员大规模部署和运维数据库的难度。

那么，还有没有其它方案来解决这些挑战呢？接下来为大家介绍数据库容器化。

为什么要做数据库容器化？

据 CNCF 云原生产业联盟发布的《中国云原生用户调查报告2020年》显示，60% 以上的中国企业已在生产环境中应用容器技术，其中 43% 的企业已将容器技术用于核心生产业务。

容器技术

Docker 横空出世

相当轻量镜像标准化制作

使安装部署和交付非常高效。解决了 PaaS 服务打包复杂，环境不一致等问题。
轻量级虚拟化(rootfs/cgroup/namespace)

有助于资源共享，降级性能损耗

Kubernetes 容器编排的事实标准

依托着 Google Borg 项目的理论优势，继承了 Google 的大规模生产环境的经验。K8s 提供了一套基于容器构建分布式系统的基础依赖。K8s 也成为容器编排的事实标准。

运维能力

路由网关、水平扩展、监控、备份、灾难恢复等。
声明式 API

描述容器化业务和容器间关系。
容器编排

按照用户的意愿和整个系统的规则，完全自动化地处理好容器之间的各种关系。

通过观察用户实际使用 MySQL 时对容器化产品的迫切需求，可以看出 MySQL 容器化进程势在必行。以 KubeSphere 开源社区为例，在其应用商店呼声最高的就是高可用版的 MySQL。

MySQL 容器化探索

RadonDB MySQL 是一款基于 MySQL 的开源、高可用、云原生集群解决方案。支持一主多从高可用架构，并具备安全、自动备份、监控告警、自动扩容等全套管理功能。目前已经在生产环境中大规模的使用，包含 银行，保险，传统大企业 等。

RadonDB MySQL Kubernetes 支持在 Kubernetes 和 KubeSphere 上安装部署和管理，自动执行与运行 RadonDB MySQL 集群有关的任务。服务高可用由已经开源的 MySQL 集群高可用工具 Xenon 来实现。

架构图

每一个 Pod 里面的 Xenon 管理当前 Pod 中的 MySQL，主要获取并保存当前状态，获取当前执行的复制状态信息。

Helm 版

通用的包管理工具，将 K8s 资源模版化，方便共享。主要解决如下问题：

部署应用资源，配置分离；
管理其生命周期；
MySQL 的升级更新；
资源的删除。

主要功能：

MySQL 高可用
- 无中心化领导者自动选举
- 主从秒级切换
- 数据强一致性
集群管理
监控告警
集群日志管理
账户管理

KubeSphere 应用管理

可以通过终端执行命令部署回显信息。

$ xenoncli cluster status
+------------------------------------------------------+-------------------------------+--------+---------+--------------------------+---------------------+----------------+------------------------------------------------------+
|                          ID                          |             Raft              | Mysqld | Monitor |          Backup          |        Mysql        | IO/SQL_RUNNING |                       MyLeader                       |
+------------------------------------------------------+-------------------------------+--------+---------+--------------------------+---------------------+----------------+------------------------------------------------------+
| demo-radondb-mysql-0.demo-radondb-mysql.default:8801 | [ViewID:1 EpochID:2]@LEADER   | UNKNOW | OFF     | state:[NONE]
            | [ALIVE] [READWRITE] | [true/true]    | demo-radondb-mysql-0.demo-radondb-mysql.default:8801 |
|                                                      |                               |        |         | LastError:               |                     |                |                                                      |
+------------------------------------------------------+-------------------------------+--------+---------+--------------------------+---------------------+----------------+------------------------------------------------------+
| demo-radondb-mysql-1.demo-radondb-mysql.default:8801 | [ViewID:1 EpochID:2]@FOLLOWER | UNKNOW | OFF     | state:[NONE]
            | [ALIVE] [READONLY]  | [true/true]    | demo-radondb-mysql-0.demo-radondb-mysql.default:8801 |
|                                                      |                               |        |         | LastError:               |                     |                |                                                      |
+------------------------------------------------------+-------------------------------+--------+---------+--------------------------+---------------------+----------------+------------------------------------------------------+
| demo-radondb-mysql-2.demo-radondb-mysql.default:8801 | [ViewID:1 EpochID:2]@FOLLOWER | UNKNOW | OFF     | state:[NONE]
            | [ALIVE] [READONLY]  | [true/true]    | demo-radondb-mysql-0.demo-radondb-mysql.default:8801 |
|                                                      |                               |        |         | LastError:               |                     |                |                                                      |
+------------------------------------------------------+-------------------------------+--------+---------+--------------------------+---------------------+----------------+------------------------------------------------------+
$ xenoncli cluster gtid
+------------------------------------------------------+----------+-------+-------------------+--------------------+
|                          ID                          |   Raft   | Mysql | Executed_GTID_Set | Retrieved_GTID_Set |
+------------------------------------------------------+----------+-------+-------------------+--------------------+
| demo-radondb-mysql-1.demo-radondb-mysql.default:8801 | FOLLOWER | ALIVE |                   |                    |
+------------------------------------------------------+----------+-------+-------------------+--------------------+
| demo-radondb-mysql-2.demo-radondb-mysql.default:8801 | FOLLOWER | ALIVE |                   |                    |
+------------------------------------------------------+----------+-------+-------------------+--------------------+
| demo-radondb-mysql-0.demo-radondb-mysql.default:8801 | LEADER   | ALIVE |                   |                    |
+------------------------------------------------------+----------+-------+-------------------+--------------------+

RoadMap

Operator 版

Operator 版针对特定场景做有状态服务，针对复杂应用的自动化管理。除了满足 Helm 版的需求之外，主要解决如下问题：

监听 Kubernetes API，在实例创建、伸缩、死亡等各个生命周期中做相应的处理来保证有状态应用中的数据连续性；
指定节点跨机房/异地灾备，IP 固定等；
主从复制出现异常或者复制延时超过正常范围自动定位和自动修复等。

借助 Operator 框架，以及对精细粒度操控应用等功能需求。

【即将推出】主要功能：

增删节点
自动扩缩容
升级集群
备份与恢复
故障自动转移
自动重建节点
自动重启服务
账户管理（提供 API 接口）
在线迁移
自动化运维
多节点角色
灾备集群
SSL 传输加密
……