Kubernetes 集群部署 Redis + redis_exporter (单节点)

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zuozewei 发表于 2021/10/18 10:09:35 2021/10/18
【摘要】 Redis 是我们常用的非关系型数据库，在项目开发、测试、部署到生成环境时，经常需要部署一套 Redis 来对数据进行缓存。这里介绍下如何在 Kubernetes 环境中部署用于开发、测试的环境的 Redis 数据库，当然，部署的是单节点模式，并非用于生产环境的主从、哨兵或集群模式。

系统环境：

  • Redis 版本：5.0.8
  • Kubernetes 版本：1.19.2
  • 操作系统版本：CentOS 7.8

简介

Redis 是我们常用的非关系型数据库，在项目开发、测试、部署到生成环境时，经常需要部署一套 Redis 来对数据进行缓存。这里介绍下如何在 Kubernetes 环境中部署用于开发、测试的环境的 Redis 数据库，当然，部署的是单节点模式，并非用于生产环境的主从、哨兵或集群模式。

Redis 参数配置

在使用 Kubernetes 部署应用后，一般会习惯与将应用的配置文件外置，用 ConfigMap 存储，然后挂载进入镜像内部。这样，只要修改 ConfigMap 里面的配置，再重启应用就能很方便就能够使应用重新加载新的配置，很方便。

创建 ConfigMap 存储 Redis 配置文件

创建 Kubernetes 的 ConfigMap 资源，用于存储 Redis 的配置文件 redis.conf 内容：
redis-config.yaml：

kind: ConfigMap
apiVersion: v1
metadata:
  name:
  labels:
    app: redis
data:
  redis.conf: |-
    dir /data
    port 6379
    bind 0.0.0.0
    appendonly yes
    protected-mode no
    pidfile /data/redis-6379.pid

Kubectl 部署 ConfigMap

通过 kubectl 工具部署 Kubernetes ConfigMap 资源，命令如下：

$ kubectl create -f redis-config.yaml

Redis 数据存储

Kubernetes 部署的应用一般都是无状态应用，部署后下次重启很可能会漂移到不同节点上，所以不能使用节点上的本地存储，而是网络存储对应用数据持久化，PV 和 PVC 是 Kubernetes 用于与储空关联的资源，可与不同的存储驱动建立连接，存储应用数据，所以接下来我们要创建 Kubernetes PV、PVC 资源。

创建 PV

PV 支持多种存储驱动，不同存储驱动的 PV 配置方式是不同的，需要根据你的存储系统来配置 PV 参数。这里用的是 NFS 存储（共享网络文件存储系统），直接使用前面创建的 StorageClass 即可 。

具体参考：

创建 PVC 绑定存储空间

redis-storage.yaml：

## PVC
kind: PersistentVolumeClaim
apiVersion: v1
metadata:
  name: redis
spec:
  storageClassName: nfs-storage #---指定StorageClass
  resources:
    requests:
      storage: 5Gi         #设置 pvc 存储资源大小
  accessModes:
  - ReadWriteOnce

通过 Kubectl 工具部署 PV、PVC

通过 kubectl 工具部署 Kubernetes PV、PVC 资源，命令如下：

$ kubectl create -f redis-storage.yaml

部署 Redis + redis_exporter

原理

Prometheus 的数据指标是通过一个公开的 HTTP(S) 数据接口获取到的，我们不需要单独安装监控的 agent，只需要暴露一个 metrics 接口，Prometheus 就会定期去拉取数据；
对于一些普通的 HTTP 服务，我们完全可以直接重用这个服务，添加一个 /metrics 接口暴露给 Prometheus；而且获取到的指标数据格式是非常易懂的，不需要太高的学习成本。
同时现在很多服务从一开始就内置了一个/metrics 接口，比如 Kubernetes 的各个组件、istio 服务网格都直接提供了数据指标接口。有一些服务即使没有原生集成该接口，也完全可以使用一些 exporter 来获取到指标数据，比如今天介绍的 redis_exporter，而 exporter 就有点类似于传统监控服务中的 agent，作为服务一直存在，用来收集目标服务的指标数据然后直接暴露给 Prometheus。

redis_exporter

redis 没有自带 /metrics 接口供 Prometheus 使用，在这种情况下，我们就需要利用 exporter 服务来为 Prometheus 提供指标数据了。Prometheus 官方为许多应用就提供了对应的 exporter 应用，也有许多第三方的实现，我们可以前往官方网站进行查看：https://prometheus.io/docs/instrumenting/exporters/。

这里我们选择官方的 redis_exporter：https://github.com/oliver006/redis_exporter

创建 Sidecar 部署 Redis

创建用于 Kubernetes Deployment 来配置部署 Redis 的参数：

  • 配置 Redis 的镜像地址、名称、版本号；
  • 配置其 CPU 与 Memory 资源的占用；
  • 配置 Volume 挂载之前创建的 PV、PVC、ConfigMap 资源等等；
  • sidecar 挂载 redis_exporter。

这里通过 redis_exporter 的服务来监控 redis 服务，我们以 sidecar 的形式和主应用部署在同一个 Pod 中，比如我们这里来部署一个 redis，并用 redis_exporter 的方式来采集监控数据供 Prometheus 使用，这里通过 redis_exporter 的服务来监控 redis 服务，我们以 sidecar 的形式和主应用部署在同一个 Pod 中，比如我们这里来部署一个 redis，并用 redis_exporter 的方式来采集监控数据供 Prometheus 使用。

如下资源清单文件：promethues-redis-deploy.yaml：

## Service
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: cloud-redis
  labels:
    app: redis
spec:
  selector:
    app: redis
  ports:
    - name: redis
      port: 6379
      targetPort: 6379
    - name: prom
      port: 9121
      targetPort: 9121
---
## Deployment
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: cloud-redis
  labels:
    app: redis
spec:
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      app: redis
  template:
    metadata:
      annotations:
        prometheus.io/scrape: "true"
        prometheus.io/port: "9121"
      labels:
        app: redis
    spec:
      initContainers:
        - name: system-init
          image: busybox:1.32
          imagePullPolicy: IfNotPresent
          command:
            - "sh"
            - "-c"
            - "echo 2000 > /proc/sys/net/core/somaxconn && echo never > /sys/kernel/mm/transparent_hugepage/enabled"
          securityContext:
            privileged: true
            runAsUser: 0
          volumeMounts:
            - name: sys
              mountPath: /sys
      containers:
        - name: redis-exporter
          image: oliver006/redis_exporter:latest
          resources:
            requests:
              cpu: 100m
              memory: 100Mi
          ports:
            - containerPort: 9121
        - name: redis
          image: redis:5.0.8
          command:
            - "sh"
            - "-c"
            - "redis-server /usr/local/etc/redis/redis.conf"
          ports:
            - containerPort: 6379
          resources:
            limits:
              cpu: 1000m
              memory: 1024Mi
            requests:
              cpu: 1000m
              memory: 1024Mi
          volumeMounts:
            - name: data
              mountPath: /data
            - name: config
              mountPath: /usr/local/etc/redis/redis.conf
              subPath: redis.conf
      volumes:
        - name: data
          persistentVolumeClaim:
            claimName: redis
        - name: config
          configMap:
            name: redis-config
        - name: sys
          hostPath:
            path: /sys

参数简介：

  • ports： 配置镜像映射端口。
  • resources： 配置 CPU、Memory 资源限制，可以通过配置该值来配置 Pod 的 QoS 级别。
  • volumeMounts： 存储卷挂载配置，用于镜像内存储的挂载配置，与 volumes 中对于的 name 进行绑定。
  • volumes： 存储卷配置，可配置使用 pvc、hostPath、emptyDir、nfs 等存储，需要配置 name 值与 -VolumeMounts 进行绑定。

通过 Kubectl 工具部署 Redis

通过 kubectl 工具部署 Deployment 来创建 Redis，命令如下：

# -n：指定部署应用的 Namespace 命名空间
$ kubectl create -f redis-deploy.yaml -n mall

测试 Redis 是否能够正常使用

进入Redis 使用 redis-cli 命令进行连接：

$ kubectl exec -ti cloud-redis-79b69db657-vjh8r --container redis -n mall -- /bin/bash 
root@cloud-redis-79b69db657-vjh8r:/data#  redis-cli
127.0.0.1:6379> set a "100"
OK
127.0.0.1:6379> get a
"100"
127.0.0.1:6379>

可以看到，已经成功连接并进入 Redis 命令行界面，说明数据库能正常使用。

注意：
pod 里有多个容器，需要加上 --container or -c 参数，指定进入的容器。

Redis 是否能够正常获取监控数据

创建完成后，我们可以看到 redis 的 Pod 里面包含有两个容器：

$ kubectl get pods -n mall
NAME                                    READY   STATUS    RESTARTS   AGE
cloud-redis-79b69db657-vjh8r            2/2     Running   0          5d4h

$ kubectl get svc -n mall
NAME                   TYPE        CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP   PORT(S)                               AGE
cloud-redis            ClusterIP   10.96.243.202   <none>        6379/TCP,9121/TCP                     5d4h

我们可以通过 9121 端口来校验是否能够采集到数据：

$ curl 10.96.243.202:9121/metrics
# HELP go_gc_duration_seconds A summary of the pause duration of garbage collection cycles.
# TYPE go_gc_duration_seconds summary
go_gc_duration_seconds{quantile="0"} 4.6144e-05
go_gc_duration_seconds{quantile="0.25"} 9.4462e-05
go_gc_duration_seconds{quantile="0.5"} 0.000122258
go_gc_duration_seconds{quantile="0.75"} 0.000168729
go_gc_duration_seconds{quantile="1"} 0.009149671
go_gc_duration_seconds_sum 1.531426455
go_gc_duration_seconds_count 6342
# HELP go_goroutines Number of goroutines that currently exist.
# TYPE go_goroutines gauge
go_goroutines 10
# HELP go_info Information about the Go environment.
# TYPE go_info gauge
go_info{version="go1.15"} 1
# HELP go_memstats_alloc_bytes Number of bytes allocated and still in use.
# TYPE go_memstats_alloc_bytes gauge
go_memstats_alloc_bytes 4.304504e+06
# HELP go_memstats_alloc_bytes_total Total number of bytes allocated, even if freed.
# TYPE go_memstats_alloc_bytes_total counter
go_memstats_alloc_bytes_total 1.6514546264e+10
# HELP go_memstats_buck_hash_sys_bytes Number of bytes used by the profiling bucket hash table.
# TYPE go_memstats_buck_hash_sys_bytes gauge
go_memstats_buck_hash_sys_bytes 1.581302e+06
# HELP go_memstats_frees_total Total number of frees.
# TYPE go_memstats_frees_total counter
go_memstats_frees_total 1.45861236e+08

......

源码地址：

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Kubernetes Redis
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