K8s 部署 MySQL 主从复制集群

Yyyy4822025-12-08 11:09
本文将详细介绍如何在 Kubernetes（K8s）中部署 MySQL 主从复制集群，包含配置文件编写、部署步骤、主从同步验证等核心内容。

前提条件

  1. 已搭建好 K8s 集群（单节点 / 多节点均可，生产环境建议多节点）
  2. 已安装kubectl并配置好集群访问权限
  3. 集群中有可用的存储类（StorageClass），用于动态创建 PV（若没有，可改用 HostPath，仅测试用）

核心思路

  1. 主从集群架构：1 主（master）+1 从（slave），通过 StatefulSet 部署（保证固定网络标识和存储）
  2. 主从同步：基于 GTID（全局事务标识）的复制方式，可靠性更高
  3. 网络：通过 Headless Service 提供固定 DNS 解析，便于主从通信
  4. 存储：使用 PersistentVolumeClaim（PVC）持久化数据

步骤 1：创建命名空间（可选）

为了隔离资源，创建专门的命名空间：

复制代码 
kubectl create namespace mysql-cluster

步骤 2：编写 ConfigMap 配置

创建mysql-configmap.yaml，存放主从通用配置和差异化配置：

复制代码 
apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
  name: mysql-config
  namespace: mysql-cluster
data:
  # 主库配置
  master.cnf: |
    [mysqld]
    log-bin=mysql-bin
    server-id=1
    gtid-mode=ON
    enforce-gtid-consistency=1
    binlog-format=ROW
    skip-slave-start
    datadir=/var/lib/mysql
    socket=/var/lib/mysql/mysql.sock
    symbolic-links=0
    log-error=/var/log/mysqld.log
    pid-file=/var/run/mysqld/mysqld.pid
  # 从库配置
  slave.cnf: |
    [mysqld]
    server-id=2
    gtid-mode=ON
    enforce-gtid-consistency=1
    skip-slave-start
    read-only=1
    datadir=/var/lib/mysql
    socket=/var/lib/mysql/mysql.sock
    symbolic-links=0
    log-error=/var/log/mysqld.log
    pid-file=/var/run/mysqld/mysqld.pid

应用配置：

复制代码 
kubectl apply -f mysql-configmap.yaml

步骤 3：编写 Secret 存储敏感信息

创建mysql-secret.yaml，存储 root 密码和复制用户密码：

复制代码 
apiVersion: v1
kind: Secret
metadata:
  name: mysql-secret
  namespace: mysql-cluster
type: Opaque
data:
  # 密码需用base64编码，例如：echo -n "123456" | base64
  root-password: MTIzNDU2
  repl-password: cmVwbDF2ZXJAMTIz

应用 Secret：

复制代码 
kubectl apply -f mysql-secret.yaml

步骤 4：编写 StatefulSet 和 Service 配置

创建mysql-statefulset.yaml，包含 Headless Service 和 StatefulSet：

复制代码 
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: mysql
  namespace: mysql-cluster
  labels:
    app: mysql
spec:
  clusterIP: None # Headless Service，无集群IP，通过DNS解析Pod
  ports:
  - port: 3306
    name: mysql
  selector:
    app: mysql
---
apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
  name: mysql
  namespace: mysql-cluster
spec:
  serviceName: mysql # 关联Headless Service
  replicas: 2 # 1主1从
  selector:
    matchLabels:
      app: mysql
  template:
    metadata:
      labels:
        app: mysql
    spec:
      initContainers:
      # 初始化权限目录
      - name: init-mysql
        image: mysql:8.0
        command:
        - bash
        - -c
        - |
          set -ex
          # 基于Pod序号区分主从（0为主，1为从）
          [[ `hostname` =~ -([0-9]+)$ ]] || exit 1
          ordinal=${BASH_REMATCH[1]}
          echo "server-id=$((100 + $ordinal))" > /mnt/conf.d/server-id.cnf
          # 主库加载master.cnf，从库加载slave.cnf
          if [[ $ordinal -eq 0 ]]; then
            cp /mnt/config-map/master.cnf /mnt/conf.d/
          else
            cp /mnt/config-map/slave.cnf /mnt/conf.d/
          fi
        volumeMounts:
        - name: conf
          mountPath: /mnt/conf.d
        - name: config-map
          mountPath: /mnt/config-map
      # 从库初始化复制（等待主库启动后配置）
      - name: clone-mysql
        image: mysql:8.0
        command:
        - bash
        - -c
        - |
          set -ex
          # 仅从库执行
          [[ `hostname` =~ -([0-9]+)$ ]] || exit 1
          ordinal=${BASH_REMATCH[1]}
          if [[ $ordinal -eq 0 ]]; then
            exit 0
          fi
          # 等待主库就绪
          until mysql -h mysql-0.mysql -uroot -p"${MYSQL_ROOT_PASSWORD}" -e "SELECT 1"; do
            echo "Waiting for master to be ready..."
            sleep 3
          done
          # 克隆主库数据
          mysqldump -h mysql-0.mysql -uroot -p"${MYSQL_ROOT_PASSWORD}" --all-databases --master-data=1 --single-transaction > /tmp/backup.sql
          mysql -uroot -p"${MYSQL_ROOT_PASSWORD}" -e "RESET MASTER; SOURCE /tmp/backup.sql;"
          # 配置主从复制
          mysql -uroot -p"${MYSQL_ROOT_PASSWORD}" -e "
            CHANGE REPLICATION SOURCE TO
            SOURCE_HOST='mysql-0.mysql',
            SOURCE_USER='repl',
            SOURCE_PASSWORD='${MYSQL_REPL_PASSWORD}',
            SOURCE_AUTO_POSITION=1;
            START REPLICA;
          "
        env:
        - name: MYSQL_ROOT_PASSWORD
          valueFrom:
            secretKeyRef:
              name: mysql-secret
              key: root-password
        - name: MYSQL_REPL_PASSWORD
          valueFrom:
            secretKeyRef:
              name: mysql-secret
              key: repl-password
        volumeMounts:
        - name: data
          mountPath: /var/lib/mysql
        - name: conf
          mountPath: /etc/mysql/conf.d
      containers:
      - name: mysql
        image: mysql:8.0
        ports:
        - containerPort: 3306
          name: mysql
        env:
        - name: MYSQL_ROOT_PASSWORD
          valueFrom:
            secretKeyRef:
              name: mysql-secret
              key: root-password
        - name: MYSQL_REPL_PASSWORD
          valueFrom:
            secretKeyRef:
              name: mysql-secret
              key: repl-password
        volumeMounts:
        - name: data
          mountPath: /var/lib/mysql
        - name: conf
          mountPath: /etc/mysql/conf.d
        # 健康检查
        livenessProbe:
          exec:
            command: ["mysqladmin", "ping", "-uroot", "-p${MYSQL_ROOT_PASSWORD}"]
          initialDelaySeconds: 30
          periodSeconds: 10
          timeoutSeconds: 5
        readinessProbe:
          exec:
            command: ["mysql", "-uroot", "-p${MYSQL_ROOT_PASSWORD}", "-e", "SELECT 1"]
          initialDelaySeconds: 5
          periodSeconds: 2
          timeoutSeconds: 1
      volumes:
      - name: conf
        emptyDir: {}
      - name: config-map
        configMap:
          name: mysql-config
  volumeClaimTemplates:
  - metadata:
      name: data
    spec:
      accessModes: [ "ReadWriteOnce" ]
      # 替换为你的StorageClass名称，测试环境可改用hostPath
      storageClassName: "standard" 
      resources:
        requests:
          storage: 10Gi

步骤 5：部署集群

  1. 应用配置文件：

    kubectl apply -f mysql-statefulset.yaml

  2. 查看 Pod 状态（等待所有 Pod 变为 Running）：

    kubectl get pods -n mysql-cluster -w

    NAME READY STATUS RESTARTS AGE
    mysql-0 1/1 Running 0 5m
    mysql-1 1/1 Running 0 3m

步骤 6：配置主库复制用户

  1. 进入主库 Pod（mysql-0）：

    kubectl exec -it mysql-0 -n mysql-cluster -- bash

  2. 登录 MySQL：

    mysql -uroot -p$MYSQL_ROOT_PASSWORD

  3. 创建复制用户并授权：

    CREATE USER 'repl'@'%' IDENTIFIED BY '${MYSQL_REPL_PASSWORD}';
    GRANT REPLICATION SLAVE, REPLICATION CLIENT ON . TO 'repl'@'%';
    FLUSH PRIVILEGES;

（注：若clone-mysql初始化容器已自动创建，可跳过此步骤）

步骤 7：验证主从复制

1. 查看主库状态

在主库 Pod 中执行：

复制代码 
SHOW MASTER STATUS;

输出示例（关键看 File 和 Position）：

复制代码 
+------------------+----------+--------------+------------------+-------------------+
| File             | Position | Binlog_Do_DB | Binlog_Ignore_DB | Executed_Gtid_Set |
+------------------+----------+--------------+------------------+-------------------+
| mysql-bin.000001 |      156 |              |                  |                   |
+------------------+----------+--------------+------------------+-------------------+

2. 查看从库复制状态

  1. 进入从库 Pod（mysql-1）：

    kubectl exec -it mysql-1 -n mysql-cluster -- bash
    mysql -uroot -p$MYSQL_ROOT_PASSWORD

  2. 执行：

    SHOW REPLICA STATUS\G;

关键检查项：

  • Slave_IO_Running: Yes
  • Slave_SQL_Running: Yes
  • Last_IO_Error: 空（无错误）
  • Seconds_Behind_Master: 0（延迟为 0）

3. 数据同步测试

  1. 在主库创建测试数据库和表：

    CREATE DATABASE test_db;
    USE test_db;
    CREATE TABLE test_table (id INT PRIMARY KEY, name VARCHAR(20));
    INSERT INTO test_table VALUES (1, 'test');

  2. 在从库验证数据是否同步：

    USE test_db;
    SELECT * FROM test_table;

若能查询到数据，说明主从同步正常。

常见问题排查

  1. 从库 Slave_IO_Running 为 No

    • 检查主库地址是否正确（mysql-0.mysql）
    • 检查复制用户密码是否正确
    • 检查主库 3306 端口是否可访问（telnet mysql-0.mysql 3306）

  2. PVC 创建失败

    • 确认集群中有可用的 StorageClass

    • 测试环境可改用 hostPath 替换 volumeClaimTemplates： yaml

      复制代码 
      volumes:
- name: data
  hostPath:
    path: /data/mysql/$(POD_NAME)
    type: DirectoryOrCreate

      （需在 StatefulSet 的 pod 模板中添加$(POD_NAME)环境变量）

  3. 初始化容器执行失败

    • 查看日志：kubectl logs mysql-1 -n mysql-cluster -c clone-mysql
    • 检查主库是否正常启动，root 密码是否正确

生产环境优化建议

  1. 增加从库数量（修改 StatefulSet 的 replicas）
  2. 使用 MySQL Operator（如 Percona XtraDB Operator）简化管理
  3. 配置监控（Prometheus + Grafana）监控主从延迟、同步状态
  4. 启用数据加密（TLS）和密码轮换
  5. 配置备份策略（如定时 mysqldump 或使用 xtrabackup）
  6. 使用 RBAC 限制 Pod 权限，配置网络策略隔离 MySQL 集群

清理资源（可选）

若需删除集群，执行：

复制代码 
kubectl delete -f mysql-statefulset.yaml
kubectl delete -f mysql-secret.yaml
kubectl delete -f mysql-configmap.yaml
kubectl delete namespace mysql-cluster
# 删除PVC（谨慎，会删除数据）
kubectl delete pvc -n mysql-cluster --all

以上就是 K8s 中部署 MySQL 主从复制集群的完整流程，核心是通过 StatefulSet 保证主从节点的固定标识，结合 ConfigMap 和 Secret 管理配置，通过初始化容器完成主从复制的自动配置。

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