รัน MySQL-MariaDB Cluster บน Kubernetes ด้วย StatefulSet

การเรียกใช้ MySQL-MariaDB Cluster บน Kubernetes โดยใช้ StatefulSet เป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพในการจัดการฐานข้อมูลขนาดใหญ่ที่ต้องการความพร้อมใช้งานสูง (High Availability) และการ Replication ที่เสถียร StatefulSet ให้คุณสามารถจัดการ database replication, persistent storage, และ stable network identity สำหรับแต่ละ Pod ได้อย่างสมบูรณ์

ทำไมต้องใช้ MySQL-MariaDB บน Kubernetes

Replication Support: StatefulSet จัดการ Master-Slave Replication และ Galera Cluster ได้อย่างมีประสิทธิภาพ
Persistent Storage: PersistentVolume เก็บข้อมูลฐานข้อมูลแบบถาวร ไม่สูญหายเมื่อ Pod ถูกลบ
Network Stability: StatefulSet ให้ stable hostname สำหรับแต่ละ Pod ทำให้การเชื่อมต่อระหว่าง Pod เสถียรขึ้น
Ordered Deployment: Pods ถูกสร้างและลบตามลำดับ 0, 1, 2, …, n ป้องกัน data inconsistency
Scalability: ง่ายต่อการเพิ่มหรือลดจำนวน Replicas ตามความต้องการ

1. Master-Slave Replication

เป็นรูปแบบที่ใช้มากที่สุด โดย Master Pod รับการเขียนข้อมูล (write) และ Slave Pods รับการอ่านข้อมูล (read) โดยการทำ replicate จาก Master ทำให้สามารถแยกโหลดการอ่านและการเขียนได้

2. Galera Cluster

Galera Cluster เป็นรูปแบบ Multi-Master Replication ที่ให้ทุก Node สามารถรับการเขียนข้อมูลได้ด้วยกัน มีการ synchronous replication ทำให้ข้อมูลสอดคล้องกันตลอดเวลา

ขั้นตอนที่ 1: สร้าง Namespace

kubectl create namespace mysql-cluster
kubectl config set-context --current --namespace=mysql-cluster

ขั้นตอนที่ 2: สร้าง Secret สำหรับ MySQL Passwords

สร้าง Kubernetes Secret เพื่อเก็บรหัสผ่าน MySQL อย่างปลอดภัยแทนการเขียน hard-coded ลงในไฟล์ YAML:

kubectl create secret generic mysql-secret \
  --from-literal=MYSQL_ROOT_PASSWORD=secure-root-password \
  --from-literal=MYSQL_REPLICATION_USER=repl \
  --from-literal=MYSQL_REPLICATION_PASSWORD=repl-password \
  -n mysql-cluster

ขั้นตอนที่ 3: สร้าง MySQL ConfigMap

สร้าง ConfigMap ที่เก็บไฟล์การตั้งค่า MySQL (my.cnf) สำหรับ replication:

cat > mysql-config.yaml << 'EOF'
apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
  name: mysql-config
  namespace: mysql-cluster
data:
  my.cnf: |
    [mysqld]
    log-bin=mysql-bin
    binlog-format=ROW
    server-id=0
    relay-log=relay-bin
    relay-log-index=relay-bin.index
    master-info-repository=TABLE
    relay-log-info-repository=TABLE
    skip-slave-start
    read-only=off
EOF

kubectl apply -f mysql-config.yaml

ขั้นตอนที่ 4: สร้าง MySQL StatefulSet

สร้าง StatefulSet สำหรับจัดการ MySQL Pods โดยมี Persistent Storage และ Health Checks:

apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
  name: mysql
  namespace: mysql-cluster
spec:
  serviceName: mysql
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: mysql
  template:
    metadata:
      labels:
        app: mysql
    spec:
      containers:
      - name: mysql
        image: mysql:8.0-debian
        ports:
        - containerPort: 3306
          name: mysql
        env:
        - name: MYSQL_ROOT_PASSWORD
          valueFrom:
            secretKeyRef:
              name: mysql-secret
              key: MYSQL_ROOT_PASSWORD
        - name: MYSQL_REPLICATION_USER
          valueFrom:
            secretKeyRef:
              name: mysql-secret
              key: MYSQL_REPLICATION_USER
        - name: MYSQL_REPLICATION_PASSWORD
          valueFrom:
            secretKeyRef:
              name: mysql-secret
              key: MYSQL_REPLICATION_PASSWORD
        volumeMounts:
        - name: mysql-data
          mountPath: /var/lib/mysql
        - name: mysql-config
          mountPath: /etc/mysql/conf.d
        livenessProbe:
          exec:
            command:
            - /bin/sh
            - -c
            - "mysqladmin ping -h127.0.0.1 -uroot -p${MYSQL_ROOT_PASSWORD}"
          initialDelaySeconds: 30
          periodSeconds: 10
        readinessProbe:
          exec:
            command:
            - /bin/sh
            - -c
            - "mysql -h127.0.0.1 -uroot -p${MYSQL_ROOT_PASSWORD} -e 'SELECT 1'"
          initialDelaySeconds: 5
          periodSeconds: 5
      volumes:
      - name: mysql-config
        configMap:
          name: mysql-config
  volumeClaimTemplates:
  - metadata:
      name: mysql-data
    spec:
      accessModes: [ "ReadWriteOnce" ]
      resources:
        requests:
          storage: 30Gi

ขั้นตอนที่ 5: สร้าง MySQL Service

สร้าง Kubernetes Service สองแบบ: Headless Service สำหรับ StatefulSet และ ClusterIP Service สำหรับการเชื่อมต่อแบบ load-balanced:

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: mysql
  namespace: mysql-cluster
spec:
  clusterIP: None
  selector:
    app: mysql
  ports:
  - port: 3306
    targetPort: 3306
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: mysql-read
  namespace: mysql-cluster
spec:
  type: ClusterIP
  selector:
    app: mysql
  ports:
  - port: 3306
    targetPort: 3306

ขั้นตอนที่ 6: ตั้งค่า Replication

สร้าง Job เพื่อตั้งค่า Replication จากอปลายน์ Master (mysql-0) ไปยัง Slave Pods:

apiVersion: batch/v1
kind: Job
metadata:
  name: mysql-replication-init
  namespace: mysql-cluster
spec:
  template:
    spec:
      containers:
      - name: mysql-init
        image: mysql:8.0-debian
        command: ["/bin/bash"]
        args:
          - -c
          - |
            for i in {1..2}; do
              mysql -h mysql-$i.mysql -u root -p${MYSQL_ROOT_PASSWORD} -e \
                "CHANGE MASTER TO MASTER_HOST='mysql-0.mysql', \
                MASTER_USER='repl', MASTER_PASSWORD='${MYSQL_REPLICATION_PASSWORD}', \
                MASTER_LOG_FILE='mysql-bin.000001', MASTER_LOG_POS=154; \
                START SLAVE;"
            done
        env:
        - name: MYSQL_ROOT_PASSWORD
          valueFrom:
            secretKeyRef:
              name: mysql-secret
              key: MYSQL_ROOT_PASSWORD
        - name: MYSQL_REPLICATION_PASSWORD
          valueFrom:
            secretKeyRef:
              name: mysql-secret
              key: MYSQL_REPLICATION_PASSWORD
      restartPolicy: Never

การตรวจสอบ Cluster Status

# ตรวจสอบสถานะของ Pods
kubectl get pods -n mysql-cluster

# เข้าไป Master Pod และดูสถานะ Master
kubectl exec -it mysql-0 -n mysql-cluster -- \
  mysql -uroot -p${MYSQL_ROOT_PASSWORD} -e "SHOW MASTER STATUS\G"

# ตรวจสอบสถานะ Slave Replication
kubectl exec -it mysql-1 -n mysql-cluster -- \
  mysql -uroot -p${MYSQL_ROOT_PASSWORD} -e "SHOW SLAVE STATUS\G"

# ดูรายชื่อกระบวนการที่กำลังทำงาน
kubectl exec -it mysql-0 -n mysql-cluster -- \
  mysql -uroot -p${MYSQL_ROOT_PASSWORD} -e "SELECT * FROM information_schema.processlist\G"

Full Backup จาก Master Pod

kubectl exec -it mysql-0 -n mysql-cluster -- \
  mysqldump -uroot -p${MYSQL_ROOT_PASSWORD} \
  --all-databases --single-transaction > mysql-full-backup.sql

Incremental Backup โดยใช้ Binary Logs

kubectl exec -it mysql-0 -n mysql-cluster -- \
  mysqlbinlog mysql-bin.000001 > binlog-000001.sql

การขยายขนาด (Scaling) MySQL Cluster

เพื่อเพิ่ม Replicas สำหรับการรับน้ำหนักการอ่าน (read load) หรือสำหรับความพร้อมใช้งานที่สูงขึ้น:

# เพิ่มจาก 3 เป็น 5 replicas
kubectl patch statefulset mysql -n mysql-cluster -p '{"spec":{"replicas":5}}'

Best Practices สำหรับ MySQL on Kubernetes

ใช้ Kubernetes Secret เพื่อเก็บ Passwords แทนการ hard-code ในไฟล์ YAML
เลือก PersistentVolume storage class ที่เหมาะกับ infrastructure ของคุณ (SSD, NAS, Cloud Storage)
ตั้งค่า Liveness Probe และ Readiness Probe เพื่อตรวจสอบสุขภาพ Cluster
จัดการ Backup strategy อย่างเหมาะสมและทดสอบ Recovery process เป็นประจำ
ใช้ Binary Logs สำหรับ Incremental Backup และ Point-in-time Recovery
ตั้งค่า Monitoring และ Alerting สำหรับ Replication lag และการลบต่าง ๆ
ปิด skip-slave-start เพื่อให้ Slave Replication เริ่มต้นใหม่โดยอัตโนมัติหลังจาก Pod restart
ใช้ row-based binary logging (binlog-format=ROW) สำหรับความปลอดภัยของ Replication

บทสรุป

การ Deploy MySQL-MariaDB Cluster บน Kubernetes ด้วย StatefulSet ต้องการความเข้าใจลึก ๆ เกี่ยวกับ Kubernetes primitives และ database replication concepts StatefulSet ให้ข้อมูลเหล่านี้: stable network identity, ordered deployment, persistent storage, ทำให้เป็นตัวเลือกที่ดีสำหรับ database workloads ด้วยการตั้งค่าที่ถูกต้องและ monitoring ที่เพียงพอ คุณสามารถสร้าง MySQL Cluster ที่มีความพร้อมใช้งานสูงและ scalable ได้