使用Kubernetes创建 Couchbase 集群

编者按：本文由Couchbase 的VP  Arun Gupta 编写，展示了如何用Kubernetes 设置 Couchbase 集群。

Couchbase Server是一个开源的、分布式的文档型NoSQL数据库。它有低于毫秒级的快速键值对存储，为快速查询设计的专用索引和执行SQL语句的引擎。对于移动应用和物联网（IOT）环境，Couchbase Lite在能本地设备上运行并与Couchbase Server进行同步.

最近刚刚发布的Couchbase Server 4.5加入了许多新功能，包括对Docker的生产认证支持。Couchbase 支持Docker容器的各种编排框架，如Kubernetes，Docker Swarm 和 Mesos，详情访问这个页面（http://www.couchbase.com/containers）。

本文将演示如何使用Kubernetes 创建 Couchbase 集群。本次将使用Kubernetes 1.3.3 ，AWS和Couchbase 4.5企业版进行测试。

像所有美好的东西一样，本篇文章站在巨人的肩膀上。这篇文章的结构是saturnism在一个周五下午确定的，配置文件则由r_schmiddy贡献。

Couchbase集群

Couchbase 服务的集群通常部署在商用服务器上。Couchbase Server 有一个对等的拓扑结构，在该拓扑结构上所有节点是平等的并能按需通信。

没有主节点，从节点，配置节点，名称节点，头节点等概念，所有节点上的软件都是相同的。它允许在不考虑他们“类型”的情况下添加或删除节点。

该模式通常能在云基础设施模型上工作的特别好。对于 kubernetes，这意味着我们可以为所有Couchbase 节点使用完全相同的容器镜像。

一个典型的Couchbase 集群创建过程如下：

• 启动Couchbase：启动n个 Couchbase 服务器
• 创建集群：选择任一服务器，并添加所有其他服务器来创建集群
• 再平衡集群：重新平衡集群，使数据跨集群分布

为了使用Kubernetes，集群创建分为“master” 和 “worker”的Replication Controller（RC）。

master RC 只有一个副本并作为一个服务(service)发布。这样提供了一个单一的入口来开始集群创建。

默认情况下服务仅在集群内可见，但我们会将该服务作为一个负载均衡器暴露出去。这使得可从集群外部访问Couchbase Web控制台。

worker RC 跟master RC使用完全相同的镜像。这将保持集群的同质化，使得伸缩集群更加自如。

配置文件请查看这里（https://github.com/arun-gupta/couchbase-kubernetes）。让我们从创建 Kubernetes资源开始来创建Couchbase集群。

创建Couchbase master RC ：

Couchbase master RC  可以使用以下配置文件来创建：

apiVersion: v1

kind: ReplicationController

metadata:

name: couchbase-master-rc

spec:

replicas: 1

selector:

app: couchbase-master-pod

template:

metadata:

labels:

app: couchbase-master-pod

spec:

containers:

- name: couchbase-master

image: arungupta/couchbase:k8s

env:

- name: TYPE

value: MASTER

ports:

- containerPort: 8091

apiVersion: v1

kind: Service

metadata:

name: couchbase-master-service

labels:

app: couchbase-master-service

spec:

ports:

- port: 8091

selector:

app: couchbase-master-pod

type: LoadBalancer

该配置文件创建一个名为 couchbase-master-rc 的Replication Controller。这个RC使用arungupta/couchbase:k8s 镜像（https://github.com/arun-gupta/couchbase-kubernetes/blob/master/cluster/Dockerfile）创建了1个 pod 的副本。

该 Dockerfile使用配置脚本配置基础 Couchbase Docker 镜像。首先，它使用Couchbase REST API设置存储配额，设置索引、数据和查询服务，安全凭据，并加载样本数据桶（sample data bucket）。

然后，调用Couchbase CLI命令把Couchbase 节点添加到集群或添加节点并平衡集群。这是基于以下三个环境变量：

• TYPE：定义加入的 pod是worker还是 master
• AUTO_REBALANCE：定义集群是否需要重新平衡
• COUCHBASE_MASTER： master 服务的名称

第一个配置文件中，只将TYPE环境变量设置为MASTER。

让我们创建并验证.

创建 Couchbase master RC：

列出所有服务：

输出显示，couchbase-master-service 被创建。

列出所有pod：

配置文件中指定的Pod创建成功

查看 RC：

RC中 pod 指定的数量和实际的数量相同。

查看服务：

kubectl describe svc couchbase-master-service

Name:   couchbase-master-service

Namespace:  default

Labels:   app=couchbase-master-service

Selector:  app=couchbase-master-pod

Type:   LoadBalancer

IP:   10.0.57.201

LoadBalancer Ingress: a94f1f286590c11e68e100283628

cd6c-1110696566.us-west-2.elb.amazonaws.com

Port:   <unset> 8091/TCP

NodePort:  <unset> 30019/TCP

Endpoints:  10.244.2.3:8091

Session Affinity: None

Events:

FirstSeen LastSeen Count From   SubobjectPath Type

Reason   Message

--------- -------- ----- ----   ------------- -------- ------   -------

2m  2m  1 {service-controller }   Normal  CreatingLoadBalancer

Creating load balancer

2m  2m  1 {service-controller }   Normal  CreatedLoadBalancer

Created load balancer

记下kubectl describe命令输出中LoadBalancer Ingress 的值。通过这个地址来访问 Couchbase Web控制台。

等待3 分钟左右让负载均衡器启动。然后通过<ip>:8091访问Couchbase Web控制台，如下：

配置文件指定的用户名是Administrator，密码是password，登录后页面如下：

点击Server Nodes，查看集群中有多少Couchbase节点。正如预期的那样，当前只显示一个节点：

点击 Data Buckets，查看作为镜像一部分的示例Bucket ：

上图表明 travel-sample bucket被成功创建并有31591个 JSON文件。

创建一个Couchbase  worker RC：

现在我们可以使用配置文件创建一个worker RC：

apiVersion: v1

kind: ReplicationController

metadata:

name: couchbase-worker-rc

spec:

replicas: 1

selector:

app: couchbase-worker-pod

template:

metadata:

  labels:

    app: couchbase-worker-pod

spec:

  containers:

  - name: couchbase-worker

    image: arungupta/couchbase:k8s

    env:

      - name: TYPE

        value: "WORKER"

      - name: COUCHBASE_MASTER

        value: "couchbase-master-service"

      - name: AUTO_REBALANCE

        value: "false"

    ports:

    - containerPort: 8091

该 RC使用相同的arungupta/couchbase:k8s镜像创建Couchbase 的单个副本。这里的主要区别是：

• TYPE 环境变量设置为WORKER。向集群中添加了一个 worker Couchbase 节点 。
• COUCHBASE_MASTER 环境变量设置为couchbase-master-service。它使用了Kubernetes 内置的服务发现机制来使 worker 和master中的pod进行通信。
• AUTO_REBALANCE 环境变量设置为false。该环境变量确保了节点只添加到集群而集群本身不重新平衡。集群的再平衡用来在集群中的节点中重新分布数据。当多个节点首次被添加时推荐使用这种方式，之后集群可以使用Web 控制台来手动进行再平衡。

让我们创建 一个worker：

查看RC:

一个新的 couchbase-worker-rc 被创建，并且指定的pod数量与实际数量相同。

查看所有的pod：

worker的pod也创建成功。每个 pod 的名称前缀是了相应RC名称。例如，worker pod的名字前缀是couchbase-worker-rc。

刷新Couchbase Web控制台，能够看到一个新的Couchbase节点添加成功。在Pending Rebalance 标签能够看到一个明显的标记。

单击该标签查看需要重新平衡的节点IP地址：

伸缩 Couchbase 集群

现在，让我们通过调整worker RC的副本数量伸缩Couchbase 集群：

查看RC状态，发现pod数量修改为3个：

通过查看pod列表再次验证：

Couchbase Web控制台的Pending Rebalance 标签显示有3个服务被添加到集群并且需要重新平衡。

重新平衡 Couchbase 集群

最后，点击“Rebalance”按钮重新平衡集群。消息窗口显示重新平衡的当前状态：

一旦所有的节点重新平衡完成，Couchbase 集群将会随时响应请求：

除了创建集群， Couchbase Server 支持一系列高可用性和灾难恢复（HA / DR）策略。大多数的HA/DR 策略依赖于最大可用性，增加冗余，跨数据中心，定期备份等多种方法。

现在Couchbase 集群已就绪，你可以开始使用了。

更多信息请查看 Couchbase Developer Portal 和 Forums，或查看Stack Overflow上的问题。