例: StatefulSetを使用したCassandraのデプロイ

このチュートリアルでは、Apache CassandraをKubernetes上で実行する方法を紹介します。 データベースの一種であるCassandraには、データの耐久性(アプリケーションの 状態)を提供するために永続ストレージが必要です。 この例では、カスタムのCassandraのseed providerにより、Cassandraクラスターに参加した新しいCassandraインスタンスを検出できるようにします。

StatefulSetを利用すると、ステートフルなアプリケーションをKubernetesクラスターにデプロイするのが簡単になります。 このチュートリアルで使われている機能のより詳しい情報は、StatefulSetを参照してください。

目標

• Cassandraのheadless Serviceを作成して検証する。
• StatefulSetを使用してCassandra ringを作成する。
• StatefulSetを検証する。
• StatefulSetを編集する。
• StatefulSetとPodを削除する。

始める前に

Kubernetesクラスターが必要、かつそのクラスターと通信するためにkubectlコマンドラインツールが設定されている必要があります。 このチュートリアルは、コントロールプレーンのホストとして動作していない少なくとも2つのノードを持つクラスターで実行することをおすすめします。 まだクラスターがない場合、minikubeを使って作成するか、 以下のいずれかのKubernetesプレイグラウンドも使用できます:

• Killercoda
• KodeKloud
• Play with Kubernetes

このチュートリアルを完了するには、Pod、Service、StatefulSetの基本についてすでに知っている必要があります。

Minikubeのセットアップに関する追加の設定手順

minikube start --memory 5120 --cpus=4 

Cassandraのheadless Serviceを作成する

Kubernetesでは、Serviceは同じタスクを実行するPodの集合を表します。

以下のServiceは、Cassandra Podとクラスター内のクライアント間のDNSルックアップに使われます:

application/cassandra/cassandra-service.yaml

apiVersion: v1 kind: Service metadata:  labels:  app: cassandra  name: cassandra spec:  clusterIP: None  ports:  - port: 9042  selector:  app: cassandra 

cassandra-service.yamlファイルから、Cassandra StatefulSetのすべてのメンバーをトラッキングするServiceを作成します。

kubectl apply -f https://k8s.io/examples/application/cassandra/cassandra-service.yaml 

検証 (オプション)

Cassandra Serviceを取得します。

kubectl get svc cassandra 

結果は次のようになります。

NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE cassandra ClusterIP None <none> 9042/TCP 45s 

cassandraという名前のServiceが表示されない場合、作成に失敗しています。よくある問題のトラブルシューティングについては、Serviceのデバッグを読んでください。

StatefulSetを使ってCassandra ringを作成する

以下に示すStatefulSetマニフェストは、3つのPodからなるCassandra ringを作成します。

application/cassandra/cassandra-statefulset.yaml

apiVersion: apps/v1 kind: StatefulSet metadata:  name: cassandra  labels:  app: cassandra spec:  serviceName: cassandra  replicas: 3  selector:  matchLabels:  app: cassandra  template:  metadata:  labels:  app: cassandra  spec:  terminationGracePeriodSeconds: 500  containers:  - name: cassandra  image: gcr.io/google-samples/cassandra:v13  imagePullPolicy: Always  ports:  - containerPort: 7000  name: intra-node  - containerPort: 7001  name: tls-intra-node  - containerPort: 7199  name: jmx  - containerPort: 9042  name: cql  resources:  limits:  cpu: "500m"  memory: 1Gi  requests:  cpu: "500m"  memory: 1Gi  securityContext:  capabilities:  add:  - IPC_LOCK  lifecycle:  preStop:  exec:  command:  - /bin/sh  - -c  - nodetool drain  env:  - name: MAX_HEAP_SIZE  value: 512M  - name: HEAP_NEWSIZE  value: 100M  - name: CASSANDRA_SEEDS  value: "cassandra-0.cassandra.default.svc.cluster.local"  - name: CASSANDRA_CLUSTER_NAME  value: "K8Demo"  - name: CASSANDRA_DC  value: "DC1-K8Demo"  - name: CASSANDRA_RACK  value: "Rack1-K8Demo"  - name: POD_IP  valueFrom:  fieldRef:  fieldPath: status.podIP  readinessProbe:  exec:  command:  - /bin/bash  - -c  - /ready-probe.sh  initialDelaySeconds: 15  timeoutSeconds: 5  # These volume mounts are persistent. They are like inline claims,  # but not exactly because the names need to match exactly one of  # the stateful pod volumes.  volumeMounts:  - name: cassandra-data  mountPath: /cassandra_data  # These are converted to volume claims by the controller  # and mounted at the paths mentioned above.  # do not use these in production until ssd GCEPersistentDisk or other ssd pd  volumeClaimTemplates:  - metadata:  name: cassandra-data  spec:  accessModes: [ "ReadWriteOnce" ]  storageClassName: fast  resources:  requests:  storage: 1Gi --- kind: StorageClass apiVersion: storage.k8s.io/v1 metadata:  name: fast provisioner: k8s.io/minikube-hostpath parameters:  type: pd-ssd 

cassandra-statefulset.yamlファイルから、CassandraのStatefulSetを作成します:

# cassandra-statefulset.yaml を編集せずにapplyできる場合は、このコマンドを使用してください kubectl apply -f https://k8s.io/examples/application/cassandra/cassandra-statefulset.yaml 

クラスターに合わせてcassandra-statefulset.yamlを編集する必要がある場合、 https://k8s.io/examples/application/cassandra/cassandra-statefulset.yaml をダウンロードして、修正したバージョンを保存したフォルダからマニフェストを適用してください。

# cassandra-statefulset.yaml をローカルで編集する必要がある場合、このコマンドを使用してください kubectl apply -f cassandra-statefulset.yaml 

CassandraのStatefulSetを検証する

1. CassandraのStatefulSetを取得します

   kubectl get statefulset cassandra 

   結果は次のようになるはずです:

   NAME DESIRED CURRENT AGE cassandra 3 0 13s 

   StatefulSetリソースがPodを順番にデプロイします。

2. Podを取得して順序付きの作成ステータスを確認します

   kubectl get pods -l="app=cassandra" 

   結果は次のようになるはずです:

   NAME READY STATUS RESTARTS AGE cassandra-0 1/1 Running 0 1m cassandra-1 0/1 ContainerCreating 0 8s 

   3つすべてのPodのデプロイには数分かかる場合があります。デプロイが完了すると、同じコマンドは次のような結果を返します:

   NAME READY STATUS RESTARTS AGE cassandra-0 1/1 Running 0 10m cassandra-1 1/1 Running 0 9m cassandra-2 1/1 Running 0 8m 

3. 1番目のPodの中でCassandraのnodetoolを実行して、ringのステータスを表示します。

   kubectl exec -it cassandra-0 -- nodetool status 

   結果は次のようになるはずです:

   Datacenter: DC1-K8Demo ====================== Status=Up/Down |/ State=Normal/Leaving/Joining/Moving -- Address Load Tokens Owns (effective) Host ID Rack UN 172.17.0.5 83.57 KiB 32 74.0% e2dd09e6-d9d3-477e-96c5-45094c08db0f Rack1-K8Demo UN 172.17.0.4 101.04 KiB 32 58.8% f89d6835-3a42-4419-92b3-0e62cae1479c Rack1-K8Demo UN 172.17.0.6 84.74 KiB 32 67.1% a6a1e8c2-3dc5-4417-b1a0-26507af2aaad Rack1-K8Demo 

CassandraのStatefulSetを変更する

kubectl editを使うと、CassandraのStatefulSetのサイズを変更できます。

1. 次のコマンドを実行します。

   kubectl edit statefulset cassandra 

   このコマンドを実行すると、ターミナルでエディタが起動します。変更が必要な行はreplicasフィールドです。 以下の例は、StatefulSetファイルの抜粋です:

   # Please edit the object below. Lines beginning with a '#' will be ignored, # and an empty file will abort the edit. If an error occurs while saving this file will be # reopened with the relevant failures. # apiVersion: apps/v1 kind: StatefulSet metadata:  creationTimestamp: 2016-08-13T18:40:58Z  generation: 1  labels:  app: cassandra  name: cassandra  namespace: default  resourceVersion: "323"  uid: 7a219483-6185-11e6-a910-42010a8a0fc0 spec:  replicas: 3 

2. レプリカ数を4に変更し、マニフェストを保存します。

   これで、StatefulSetが4つのPodを実行するようにスケールされました。

3. CassandraのStatefulSetを取得して、変更を確かめます:

   kubectl get statefulset cassandra 

   結果は次のようになるはずです:

   NAME DESIRED CURRENT AGE cassandra 4 4 36m 

クリーンアップ

StatefulSetを削除したりスケールダウンしても、StatefulSetに関係するボリュームは削除されません。 StatefulSetに関連するすべてのリソースを自動的に破棄するよりも、データの方がより貴重であるため、安全のためにこのような設定になっています。

1. 次のコマンドを実行して(単一のコマンドにまとめています)、CassandraのStatefulSetに含まれるすべてのリソースを削除します:

   grace=$(kubectl get pod cassandra-0 -o=jsonpath='{.spec.terminationGracePeriodSeconds}') \  && kubectl delete statefulset -l app=cassandra \  && echo "Sleeping ${grace} seconds" 1>&2 \  && sleep $grace \  && kubectl delete persistentvolumeclaim -l app=cassandra 

2. 次のコマンドを実行して、CassandraをセットアップしたServiceを削除します:

   kubectl delete service -l app=cassandra 

Cassandraコンテナの環境変数

このチュートリアルのPodでは、Googleのコンテナレジストリのgcr.io/google-samples/cassandra:v13イメージを使用しました。このDockerイメージはdebian-baseをベースにしており、OpenJDK 8が含まれています。

このイメージには、Apache Debianリポジトリの標準のCassandraインストールが含まれます。 環境変数を利用すると、cassandra.yamlに挿入された値を変更できます。

次の項目

• StatefulSetのスケールを行う方法を学ぶ。
• KubernetesSeedProviderについてもっと学ぶ。
• カスタムのSeed Providerの設定についてもっと学ぶ。