TiDB Operatorの紹介

ウェビナー開催日：2023年11月01日

本スライドでは、TiDBをKubernetes環境でご利用いただくために必要なTiDB Operatorについて紹介します。TiDB Operatorを用いることで、kindなどお手元の環境や、Amazon EKSなどのパブリッククラウドで動作させることが可能です。

TiDB Operatorを利用した環境で、実際にTiDBクラスタのデプロイやアップグレード、フェイルオーバーの動作、スケールアウトの動作について、デモ環境を用いて紹介いたします。

トピック
・TiDB Operatorとは
・TiDB Operatorを利用したTiDBクラスタのデプロイ
・TiDB Operatorを利用したTiDBのアップグレード、フェイルオーバー時の動作

アーカイブ動画
https://youtu.be/S53BGdUYtaA

Transcript

1. TiDB Operatorの紹介
 本多康夫 Technical support engineer at PingCAP Japan
2. これまでのウェビナースケジュール https://pingcap.co.jp/event/ 
 
 2023年3月2日(木) 14:00-15:00 ハンズオン TiDB Cloud Serverless TierとChatGPTのSQL生成を試してみ よう! 2023年3月24日(木) 14:00 - 15:00 TiFlashの紹介 2023年4月13日(木) 14:00 - 15:00 TiDBにおけるSQLチューニング　SQL bindingのご紹介 2023年5月18日(木) 14:00 - 15:00 TiDB 7.0 DMR新機能の紹介 2023年6月15日(木) 14:00 - 15:00 【TiDB Serverless GA直前】TiDB新章。Serverless + Data API + AIによる新 たな活用 2023年7月27日(木) 14:00-15:00 TiDB Cloud最新状況の紹介 2023年9月14日(木) 14:00-15:00 TiDBとMySQLの互換性改善アップデート 2023年11月1日(木) 14:00-15:00 TiDB Operatorの紹介 ※過去開催アーカイブ：https://pingcap.co.jp/event-video/
3. 次回以降のウェビナースケジュール https://pingcap.co.jp/event/ 
 
 2023年12月予定 詳細未定
4. アジェンダ • TiDB Operatorとは • TiDB Operatorを利用したTiDBクラスタのデプロイ • TiDB Operatorを利用したTiDBのアップグレード、フェイルオーバー時の動作 • Q&A, アンケートのお願い • お知らせ
5. TiDB Operatorとは
6. TiDB Operatorとは • Operatorとは ◦ https://kubernetes.io/ja/docs/concepts/extend-kubernetes/operator/ “オペレーターはカスタムリソースを使用する Kubernetesへのソフトウェア拡張です。 オペレーター は、特に制御ループのような Kubernetesが持つ仕組みに準拠しています。 ” ◦ データベースなどステートフルなサービスを提供するために利用されます • TiDB Operatorとは ◦ TiDBクラスタをKubernetes (K8s) 環境で動作させるために必要なオペレーターです ◦ https://github.com/pingcap/tidb-operator ◦ Apache License 2.0 ◦ 現在の最新バージョンは v1.5.1
7. https://docs.pingcap.com/tidb-in-kubernetes/stable/architecture#architecture
8. Custom Resource Definition(CRD)とは • TiDBをK8s環境で動作させるために必要なリソース • TiDB用に作成定義されている主な CRD ◦ Backup TiDB clusterバックアップ用 ◦ BackupSchedule TiDB clusterの定期的なバックアップ用 ◦ Restore TiDB clusterリストア用 ◦ TidbCluster TIDB clusterのあるべき姿を記述 ◦ TidbInitializer TiDB clusterの初期化用 ◦ TidbMonitor TiDB clusterのモニタリングコンポーネント ◦ DMCluster, TidbDashboard ,TidbNGMonitoring • https://github.com/pingcap/tidb-operator/blob/master/manifests/crd.yaml
9. TiDB Operatorを利用した TiDBクラスタのデプロイ
10. TiDB Operatorを利用可能なK8s環境 • 今回利用する環境 ◦ K3s https://k3s.io/ • テスト用 ◦ minikube ◦ kind • 本番運用 ◦ Amazon Elastic Kubernetes Service (EKS) ◦ Google Kubernetes Engine (GKE)等 • Note ◦ 今回利用する K3s 環境は動作確認用に用いるもので、本番環境での利用対象ではありません ◦ https://docs.pingcap.com/tidb-in-kubernetes/dev/tidb-operator-overview
11. K3sとは • SUSEから提供されている IoTやEdge computing向きの軽量K8s環境 ◦ https://k3s.io/ • K3sはRed Hat Enterprise Linux, Ubuntu, Raspberry PiなどのLinuxで動作 ◦ https://github.com/k3s-io/k3s/issues/55#issuecomment-783667843 ▪ “I've only ever heard @ibuildthecloud (the creator) pronounce it as "kay three ess" :-D”
12. K3sのインストール • K3sはmacOSでは直接動作しないので、Multipassを利用してUbuntuをVMとして利用 ◦ Ubuntuが直接利用可能であればそちらもご利用いただけます • % brew install multipass • cloud-init.yaml の作成: 内部でK3sのインストールとHelm(K8sのパッケージマネージャー)をインストール # cloud-init.yaml repo_update: true repo_upgrade: all runcmd: - 'curl -sfL https://get.k3s.io | sh -' - 'curl https://raw.githubusercontent.com/helm/helm/main/scripts/get-helm-3 | bash' ssh_authorized_keys: - ${HOME}/.ssh/id_ed25519.pub
13. K3sのインストール • multipassによるUbuntu Linux 22.04の起動 • multipass launch --cpus 8 --memory 8G --disk 20G --name k3s --cloud-init cloud-init.yaml ◦ 発表者の環境(MacBook Pro Intel Core i7 16GBメモリ)約90秒 ◦ 後ほどスケールアウトを行うのでリソースを多めに割り当てています ◦ スケールアウトを行わない場合、下記のリソース割り当てで動作することを確認しています ◦ multipass launch --cpus 4 --memory 4G --disk 10G --name k3s --cloud-init cloud-init.yaml • Ubuntu Linux 22.04へのログイン • % multipass shell k3s
14. sudo なしで kubectl を実施可能にする(optional) • Non rootユーザー (ubuntu)でkubectlを実施可能にします mkdir -p ~/.kube sudo kubectl config view --raw >> ~/.kube/config chmod 600 ~/.kube/config echo "export KUBECONFIG=~/.kube/config" >> ~/.bashrc source ~/.bashrc
15. CRDのインストール • TiDB Operator v1.5.1のCRDが定義されたyamlファイルを(crd.yaml)適用します • コマンド ◦ kubectl create -f https://raw.githubusercontent.com/pingcap/tidb-operator/v1．5． 1/manifests/crd.yaml ◦ kubectl get crd • 出力結果 ◦ CRDが作成されます
16. helmチャートレポジトリ の追加 • TiDB用のhelmチャートレポジトリを追加します ◦ TiDB Operatorはhelmチャートレポジトリ経由でインストールします • コマンド ◦ helm repo add pingcap https://charts.pingcap.org/ ◦ helm repo list • 出力結果
17. tidb-adminネームスペースの作成 • tidb-adminネームスペースを追加します ◦ TiDB Operatorそのものをインストールするために利用されます • コマンド ◦ kubectl create namespace tidb-admin ◦ kubectl get ns • 出力結果
18. TiDB Operatorのインストール • TiDB Operator v1.5.1をインストールします • コマンド ◦ helm search repo pingcap ◦ helm install --namespace tidb-admin tidb-operator pingcap/tidb-operator --version v1.5.1 • 出力結果
19. tidb-controllerとtidb-scheduler podの動作確認 • tidb-schedulerとtidb-controller-manager podの確認 ◦ tidb-scheduler (K8sのバージョンが1.19以上であればオプション ) ▪ TiDB用のK8sスケジューラー拡張 ◦ tidb-controller-manager ▪ TiDB用のK8sカスタムコントローラーで、 TidbClusterオブジェクトの「あるべき姿」と現状 を比較し、あるべき姿に近づける • コマンド ◦ kubectl get pods --namespace tidb-admin -l app.kubernetes.io/instance=tidb-operator • 出力結果
20. tidb-clusterネームスペースの作成 • tidb-cluster ネームスペースの作成 ◦ TiDB cluster用に個別のネームスペースを作成します • コマンド ◦ kubectl create namespace tidb-cluster ◦ kubectl get ns • 出力結果
21. tidb-cluster.yaml ファイルの取得と編集 • TiDB cluster (kind: TidbCluster) を作成するyamlファイルをダウンロード ◦ 後述のバージョンアップのためにv6.5.5を利用するようにyamlファイルを書き換えます ◦ https://github.com/pingcap/tidb-operator/tree/v1.5.1/examples 配下に多数のyamlファイルの例があります ◦ 今回のyamlファイルは、本番環境では利用しないでください # IT IS NOT SUITABLE FOR PRODUCTION USE. # This YAML describes a basic TiDB cluster with minimum resource requirements, # which should be able to run in any Kubernetes cluster with storage support. • コマンド wget https://raw.githubusercontent.com/pingcap/tidb-operator/v1.5.1/examples/basic/tidb-cluster.yaml sed -i 's/v7.1.1/v6.5.5/g' tidb-cluster.yaml • 出力結果
23. TiDB clusterの作成 • 編集した tidb-cluster.yaml ファイルを適用し、TiDB clusterをtidb-clusterネームスペースに作成します ◦ 今回はDashboardとモニタリングの作成は省略します • コマンド ◦ kubectl get pods -n tidb-cluster --watch ◦ kubectl -n tidb-cluster apply -f tidb-cluster.yaml • 出力結果
24. TiDB clusterで作成されるpod • TiDBでは以下の順番で対応する podが作成されます ◦ discoveryサービス ◦ PDサーバー ◦ TiKVサーバー ◦ TiDBサーバー • コマンド ◦ kubectl get pods -n tidb-cluster
25. StatefulSet • PD,TiKV,TiDBのPodはStatefulSet • https://kubernetes.io/ja/docs/concepts/workloads/controllers/statefulset/ ◦ “StatefulSetはDeploymentとPodのセットのスケーリングを管理し、 それらのPodの順序と一意性 を保証 します。” • コマンド ◦ kubectl describe pod basic-pd-0 -n tidb-cluster
26. basic-tidbサービスのClusterIPにポートフォワード • TiDB クラスタの `basic-tidb` サービスに外部から接続するためポートフォワードを設定します • コマンド ◦ kubectl get svc -n tidb-cluster ◦ kubectl port-forward --address 0.0.0.0 -n tidb-cluster svc/basic-tidb 4000 • 出力結果 ◦ note: kubectl port-forwardコマンドはプロンプトを返しません
27. TiDBへの接続 • 外部マシン(macOS)のmysqlクライアントから、TiDB データベースに接続します • コマンド(macOS) ◦ multipass list ◦ mysql -uroot -h <IPv4> -P 4000 ◦ select version(); • 出力結果 ◦ TiDB-v6.5.5 が確認できます
28. TiDB Operatorを利用した TiDBのアップグレードの動作
29. TiDBのアップグレード • TiDBのアップグレードは、 cluster.yamlに記載された version を更新し、宣言的に行います • コマンド ◦ sed -i 's/v6.5.5/v7.1.2/g' tidb-cluster.yaml ◦ kubectl -n tidb-cluster apply -f tidb-cluster.yaml • 出力結果
30. アップグレードの順序 • TiDBでは以下の順番で対応する podがアップグレード(再作成)されます ◦ PDサーバー ◦ TiKVサーバー ◦ TiDBサーバー • コマンド ◦ kubectl get pods -n tidb-cluster
31. TiDBへの接続 • 外部マシン(macOS)のmysqlクライアントから、TiDB データベースに接続します • コマンド(macOS) ◦ multipass list ◦ mysql -uroot -h <IPv4> -P 4000 • 出力結果 ◦ TiDB-v7.1.2 が確認できます
32. スケールアウト • TiDBのアップグレードは、 cluster.yamlに記載された replicas を更新し、宣言的に行います • コマンド ◦ sed -i 's/replicas: 1/replicas: 3/g' tidb-cluster.yaml ◦ kubectl -n tidb-cluster apply -f tidb-cluster.yaml • 出力結果
33. スケールアウトの順序 • TiDBでは以下の順番で対応する podが追加されます ◦ PDサーバー (basic-pd1, basic-pd2) ◦ TiKVサーバー (basic-tikv-1, basic-tikv-2) ◦ TiDBサーバー (basic-tidb-1, basic-tidb-2) • コマンド ◦ kubectl get pods -n tidb-cluster
34. フェイルオーバーの例 • basic-tidb-0 podを強制的に削除し、再起動されることを確認します ◦ 今回の例は物理的なノードを共有しているため、擬似的なものです • コマンド ◦ kubectl -n tidb-cluster delete pod basic-tidb-0 --force --grace-period=0
35. 環境のクリーンアップ • クラスタの削除 (Ubuntu Linux) $ kubectl -n tidb-cluster delete -f tidb-cluster.yaml $ tidbcluster.pingcap.com "basic" deleted $ kubectl delete namespace tidb-cluster $ kubectl delete -f https://raw.githubusercontent.com/pingcap/tidb-operator/v1.5.1/manifests/crd.yaml $ helm uninstall -n tidb-admin tidb-operator $ kubectl delete namespace tidb-admin • K3sの削除 (macOS) % multipass stop k3s % multipass delete k3s % multipass purge • multipassの削除 (macOS) % brew uninstall multipass
36. 参照記事 • https://qiita.com/bohnen/items/93d67996de17fe1b869b • https://speakerdeck.com/makocchi/tidb-on-kubernetes • https://gihyo.jp/magazine/SD/archive/2023/202308
37. Q&A
38. PingCAP定期ウェビナー https://pingcap.co.jp/event/ ※過去開催アーカイブ　：　 https://pingcap.co.jp/event-video/
39. Thank You!
 https://www.pingcap.com/
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