设计一个电商应用的数据库部署方案

题目

设计一个电商应用的数据库部署方案

信息

• 类型：问答
• 难度：⭐⭐

考点

Deployment与StatefulSet的区别,有状态应用部署,持久化存储配置

快速回答

在Kubernetes中部署MySQL数据库时，应选择StatefulSet而非Deployment，主要原因包括：

• 稳定网络标识：StatefulSet为每个Pod提供唯一且固定的DNS名称（如mysql-0.mysql）
• 有序部署/扩展：保证主从节点按顺序启动，避免数据不一致
• 持久化存储绑定：Pod重建后仍能挂载相同的PVC，确保数据持久性
• 主从架构支持：通过Init Container实现主节点初始化后从节点自动加入集群

Deployment适合无状态应用，而数据库属于典型的有状态服务。

解析

为什么选择StatefulSet

MySQL作为有状态服务，需要：

• 稳定的网络标识：StatefulSet通过Headless Service提供固定DNS（mysql-0.mysql.default.svc.cluster.local）
• 持久化存储：每个Pod绑定独立的PVC，Pod重建时自动关联原数据卷
• 有序部署：主节点（mysql-0）先启动，从节点（mysql-1）后启动并连接主节点

核心配置示例

# StatefulSet核心片段
apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
  name: mysql
spec:
  serviceName: "mysql"
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: mysql
  template:
    metadata:
      labels:
        app: mysql
    spec:
      initContainers:
      - name: init-mysql
        image: mysql:5.7
        command: ['bash', '-c', '...初始化脚本...'] # 配置主从复制
      containers:
      - name: mysql
        image: mysql:5.7
        env:
        - name: MYSQL_ROOT_PASSWORD
          value: "your_password"
        volumeMounts:
        - name: mysql-data
          mountPath: /var/lib/mysql
  volumeClaimTemplates:
  - metadata:
      name: mysql-data
    spec:
      accessModes: [ "ReadWriteOnce" ]
      storageClassName: "ssd"
      resources:
        requests:
          storage: 10Gi

---
# Headless Service
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: mysql
spec:
  clusterIP: None
  selector:
    app: mysql

关键原理说明

• Pod标识：StatefulSet按索引（0,1,2...）创建Pod，名称格式为<statefulset-name>-<ordinal>
• 存储卷：volumeClaimTemplates为每个Pod动态创建PVC（名称格式mysql-data-mysql-0）
• 网络拓扑：Headless Service返回所有Pod IP，支持直接访问特定实例

最佳实践

• 初始化控制：使用Init Container配置主从关系（如mysql-0为主节点）
• 存储类选择：根据业务需求选择SSD/高性能存储类
• 备份策略：定期备份PVC数据到对象存储
• 资源限制：设置CPU/Memory请求与限制，避免资源争抢

常见错误

• 错误选择Deployment：导致Pod重启后丢失数据或网络标识变化
• 共享存储卷：多个Pod挂载同一RWX卷引发数据损坏
• 无序启动：未配置Init Container导致从节点先于主节点启动
• 存储类配置错误：使用临时存储导致数据丢失

扩展知识

• Operator模式：复杂有状态服务（如Redis集群）建议使用Operator管理
• 本地存储优化：通过Local PV提升数据库IO性能
• StatefulSet扩缩容：kubectl scale sts mysql --replicas=5扩展时自动创建新PVC
• 混合部署：前端无状态服务使用Deployment，后端数据库用StatefulSet