服务器型号M20S,从零开始建立 EMQ X MQTT 服务器的 K8S 集群

EMQ X Team 提供了 Helm chart 方便用户在 kubernetes 集群上一键部署 EMQ X MQTT 服务器, 这是 EMQ X Team 最推荐的在 kubernetes 或 k3s 集群上部署 EMQ X MQTT 服务器的方法。本文将使用手写 yaml 文件的方法从零开始部署一个 EMQ X MQTT 服务器的 K8S 集群, 分析部署中的细节与技巧，方便用户在实际部

weixin_39617702

386人浏览 · 2021-08-10 09:40:59

weixin_39617702 · 2021-08-10 09:40:59 发布

阅读本文需要用户了解 kubernetes 的基本概念，并有一个可操作的 kubernetes 集群。

在 K8S 上部署单个 EMQ X MQTT服务器节点

使用 Pod 直接部署 EMQ X Broker

在Kubernetes中，最小的管理元素不是一个个独立的容器，而是 Pod，Pod 是 Kubernetes 应用程序的基本执行单元，即它是 Kubernetes 对象模型中创建或部署的最小和最简单的单元。Pod 表示在集群上运行的进程。

EMQ X Broker 在 docker hub 上提供了镜像, 因此可以很方便的在单个的 pod 上部署 EMQ X Broker，使用 kubectl run 命令创建一个运行着 EMQ X Broker 的 Pod：

$ kubectl run emqx --image=emqx/emqx:v4.1-rc.1 --generator=run-pod/v1

pod/emqx created

查看 EMQ X Broker 的状态：

$ kubectl get pods -o wide

NAME READY STATUS RESTARTS AGE

emqx 1/1 Running 0 3m13s

$ kubectl exec emqx -- emqx_ctl status

Node 'emqx@192.168.77.108' is started

emqx 4.1-rc.1 is running

删除 Pod：

$ kubectl delete pods emqx

pod "emqx" deleted

Pod 并不是被设计成一个持久化的资源，它不会在调度失败，节点崩溃，或者其他回收中(比如因为资源的缺乏，或者其他的维护中)幸存下来，因此，还需要一个控制器来管理 Pod。

使用 Deoloyment 部署 Pod

Deployment 为 Pod 和 ReplicaSet 提供了一个声明式定义(declarative)方法，用来替代以前的ReplicationController 来方便的管理应用。典型的应用场景包括：

定义Deployment来创建Pod和ReplicaSet

滚动升级和回滚应用

扩容和缩容

暂停和继续Deployment

使用 Deployment 部署一个 EMQ X Broker Pod：

定义 Deployment：

$ cat deployment.yaml

apiVersion: apps/v1

kind: Deployment

metadata:

labels:

app: emqx

spec:

replicas: 1

selector:

matchLabels:

app: emqx

template:

metadata:

labels:

app: emqx

spec:

containers:

- name: emqx

image: emqx/emqx:v4.1-rc.1

ports:

- name: mqtt

containerPort: 1883

- name: mqttssl

containerPort: 8883

- name: mgmt

containerPort: 8081

- name: ws

containerPort: 8083

- name: wss

containerPort: 8084

- name: dashboard

containerPort: 18083

部署 Deployment：

$ kubectl apply -f deployment.yaml

deployment.apps/emqx-deployment created

查看部署情况：

$ kubectl get deployment

NAME READY UP-TO-DATE AVAILABLE AGE

deployment.apps/emqx-deployment 3/3 3 3 74s

$ kubectl get pods

NAME READY STATUS RESTARTS AGE

pod/emqx-deployment-7c44dbd68-8j77l 1/1 Running 0 74s

$ kubectl exec pod/emqx-deployment-7c44dbd68-8j77l -- emqx_ctl status

Node 'emqx-deployment-7c44dbd68-8j77l@192.168.77.117' is started

emqx 4.1-rc.1 is running

尝试手动删除 Pod

$ kubectl delete pods emqx-deployment-7c44dbd68-8j77l

pod "emqx-deployment-7c44dbd68-8j77l" deleted

$ kubectl get pods

NAME READY STATUS RESTARTS AGE

emqx-deployment-68fcb4bfd6-2nhh6 1/1 Running 0 59s

输出结果表明成功用 Deployment 部署了 EMQ X Broker Pod，即使是此 Pod 被意外终止，Deployment 也会重新创建一个新的 Pod。

使用 Services 公开 EMQ X Broker Pod 服务

Kubernetes Pods 是有生命周期的。他们可以被创建，而且销毁不会再启动。如果使用 Deployment 来运行应用程序，则它可以动态创建和销毁 Pod。

每个 Pod 都有自己的 IP 地址，但是在 Deployment 中，在同一时刻运行的 Pod 集合可能与稍后运行该应用程序的 Pod 集合不同。

这导致了一个问题：如果使用 EMQ X Broker Pod 为 MQTT 客户端提供服务，那么客户端应该如何如何找出并跟踪要连接的 IP 地址，以便客户端使用 EMQ X Broker 服务呢？

答案是：Service

Service 是将运行在一组 Pods 上的应用程序公开为网络服务的抽象方法。

使用 Service 将 EMQ X Broker Pod 公开为网络服务：

定义 Service：

$cat service.yaml

apiVersion: v1

kind: Service

metadata:

spec:

selector:

app: emqx

ports:

- name: mqtt

port: 1883

protocol: TCP

targetPort: mqtt

- name: mqttssl

port: 8883

protocol: TCP

targetPort: mqttssl

- name: mgmt

port: 8081

protocol: TCP

targetPort: mgmt

- name: ws

port: 8083

protocol: TCP

targetPort: ws

- name: wss

port: 8084

protocol: TCP

targetPort: wss

- name: dashboard

port: 18083

protocol: TCP

targetPort: dashboard

部署 Service：

$ kubectl apply -f service.yaml

service/emqx-service created

查看部署情况

$ kubectl get svc

NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE

emqx-service ClusterIP 10.96.54.205 1883/TCP,8883/TCP,8081/TCP,8083/TCP,8084/TCP,18083/TCP 58s

使用 Service 提供的 IP 查看 EMQ X Broker 的 API

$ curl 10.96.54.205:8081/status

Node emqx-deployment-68fcb4bfd6-2nhh6@192.168.77.120 is started

emqx is running

至此，单个 EMQ X Broker 节点在 kubernetes 上部署完毕，通过 Deployment 管理 EMQ X Broker Pod，通过 Service 将 EMQ X Broker 服务暴露出去。

通过 kubernetes 自动集群 EMQ X MQTT 服务器

上文中通过 Deployment 部署了单个的 EMQ X Broker Pod，通过 Deployment 扩展 Pod 的数量是极为方便的，执行 kubectl scale deployment ${deployment_name} --replicas ${numer} 命令即可扩展 Pod 的数量，下面将 EMQ X Broker Pod 扩展为 3 个：

$ kubectl scale deployment emqx-deployment --replicas 3

deployment.apps/emqx-deployment scaled

$ kubectl get pods

NAME READY STATUS RESTARTS AGE

emqx-deployment-68fcb4bfd6-2nhh6 1/1 Running 0 18m

emqx-deployment-68fcb4bfd6-mpvch 1/1 Running 0 6s

emqx-deployment-68fcb4bfd6-mx55q 1/1 Running 0 6s

$ kubectl exec emqx-deployment-68fcb4bfd6-2nhh6 -- emqx_ctl status

Node 'emqx-deployment-68fcb4bfd6-2nhh6@192.168.77.120' is started

emqx 4.1-rc.1 is running

$ kubectl exec emqx-deployment-68fcb4bfd6-2nhh6 -- emqx_ctl cluster status

Cluster status: #{running_nodes =>

['emqx-deployment-68fcb4bfd6-2nhh6@192.168.77.120'],

stopped_nodes => []}

可以看到 EMQ X Broker Pod 的数量被扩展为 3 个，但是每个 Pod 都是独立的，并没有集群，接下来尝试通过 kubernetes 自动集群 EMQ X Broker Pod。

修改 EMQ X Broker 的配置

查看 EMQ X Broker 文档中关于自动集群的内容，可以看到需要修改 EMQ X Broker 的配置：

cluster.discovery = kubernetes

cluster.kubernetes.apiserver = http://10.110.111.204:8080

cluster.kubernetes.service_name = ekka

cluster.kubernetes.address_type = ip

cluster.kubernetes.app_name = ekka

其中 cluster.kubernetes.apiserver 为 kubernetes apiserver 的地址，可以通过 kubectl cluster-info 命令获取，cluster.kubernetes.service_name 为上文中 Service 的 name， cluster.kubernetes.app_name 为 EMQ X Broker 的 node.name 中 @ 符号之前的部分，所以还需要将集群中 EMQ X Broker 设置为统一的 node.name 的前缀。

EMQ X Broker 的 docker 镜像提供了通过环境变量修改配置的功能，具体可以查看 docker hub 或 Github。

修改 Deployment 的 yaml 文件，增加环境变量：

$ cat deployment.yaml

apiVersion: apps/v1

kind: Deployment

metadata:

labels:

app: emqx

spec:

replicas: 3

selector:

matchLabels:

app: emqx

template:

metadata:

labels:

app: emqx

spec:

containers:

- name: emqx

image: emqx/emqx:v4.1-rc.1

ports:

- name: mqtt

containerPort: 1883

- name: mqttssl

containerPort: 8883

- name: mgmt

containerPort: 8081

- name: ws

containerPort: 8083

- name: wss

containerPort: 8084

- name: dashboard

containerPort: 18083

env:

- name: EMQX_NAME

value: emqx

- name: EMQX_CLUSTER__DISCOVERY

value: k8s

- name: EMQX_CLUSTER__K8S__APP_NAME

value: emqx

- name: EMQX_CLUSTER__K8S__SERVICE_NAME

value: emqx-service

- name: EMQX_CLUSTER__K8S__APISERVER

value: "https://kubernetes.default.svc:443"

- name: EMQX_CLUSTER__K8S__NAMESPACE

value: default

因为 `kubectl scale deployment ${deployment_name} --replicas ${numer} 命令不会修改 yaml 文件，所以修改 yaml 时需要设置 spec.replicas: 3 。

Pod 中内建 kubernetes 的 DNS 规则，所以 https://kubernetes.default.svc:443 会被解析为 kubernetes apiserver 的地址。

删除之前的 Deployment，重新部署：

$ kubectl delete deployment emqx-deployment

deployment.apps "emqx-deployment" deleted

$ kubectl apply -f deployment.yaml

deployment.apps/emqx-deployment created

赋予 Pod 访问 kubernetes apiserver 的权限

上文部署 Deployment 之后，查看 EMQ X Broker 的状态，可以看到 EMQ X Broker 虽然成功启动了，但是依然没有集群成功，查看 EMQ X Broker Pod 的 log：

$ kubectl get pods

NAME READY STATUS RESTARTS AGE

emqx-deployment-5c8cfc4d75-67lmt 1/1 Running 0 5s

emqx-deployment-5c8cfc4d75-r6jgb 1/1 Running 0 5s

emqx-deployment-5c8cfc4d75-wv2hj 1/1 Running 0 5s

$ kubectl exec emqx-deployment-5c8cfc4d75-67lmt -- emqx_ctl status

Node 'emqx@192.168.87.150' is started

emqx 4.1-rc.1 is running

$ kubectl exec emqx-deployment-5c8cfc4d75-67lmt -- emqx_ctl cluster status

Cluster status: #{running_nodes => ['emqx@192.168.87.150'],

stopped_nodes => []}

$ kubectl logs emqx-deployment-76f6895c46-4684f

···

(emqx@192.168.87.150)1> 2020-05-20 01:48:39.726 [error] Ekka(AutoCluster): Discovery error: {403,

"{\"kind\":\"Status\",\"apiVersion\":\"v1\",\"metadata\":{},\"status\":\"Failure\",\"message\":\"endpoints \\\"emqx-service\\\" is forbidden: User \\\"system:serviceaccount:default:default\\\" cannot get resource \\\"endpoints\\\" in API group \\\"\\\" in the namespace \\\"default\\\"\",\"reason\":\"Forbidden\",\"details\":{\"name\":\"emqx-service\",\"kind\":\"endpoints\"},\"code\":403}\n"}

···

Pod 因为权限问题在访问 kubernetes apiserver 的时候被拒绝，返回 HTTP 403，所以集群失败。

普通 Pod 是无法访问 kubernetes apiserver 的，解决这个问题有两种方法，一种是开放 kubernetes apiserver 的 http 接口，但是这种方法存在一定的安全隐患，另外一种是通过 ServiceAccount、Role 和 RoleBinding 配置 RBAC 鉴权。

定义 ServiceAccount、Role 和 RoleBinding：

$ cat rbac.yaml

apiVersion: v1

kind: ServiceAccount

metadata:

namespace: default

---

kind: Role

apiVersion: rbac.authorization.kubernetes.io/v1beta1

metadata:

namespace: default

rules:

- apiGroups:

- ""

resources:

- endpoints

verbs:

- get

- watch

- list

---

kind: RoleBinding

apiVersion: rbac.authorization.kubernetes.io/v1beta1

metadata:

namespace: default

subjects:

- kind: ServiceAccount

namespace: default

roleRef:

kind: Role

apiGroup: rbac.authorization.kubernetes.io

部署相应的资源：

$ kubectl apply -f rbac.yaml

serviceaccount/emqx created

role.rbac.authorization.kubernetes.io/emqx created

rolebinding.rbac.authorization.kubernetes.io/emqx created

修改 Deployment 的 yaml 文件，增加 spec.template.spec.serviceAccountName，并重新部署：

$cat deployment.yaml

apiVersion: apps/v1

kind: Deployment

metadata:

labels:

app: emqx

spec:

replicas: 3

selector:

matchLabels:

app: emqx

template:

metadata:

labels:

app: emqx

spec:

serviceAccountName: emqx

containers:

- name: emqx

image: emqx/emqx:v4.1-rc.1

ports:

- name: mqtt

containerPort: 1883

- name: mqttssl

containerPort: 8883

- name: mgmt

containerPort: 8081

- name: ws

containerPort: 8083

- name: wss

containerPort: 8084

- name: dashboard

containerPort: 18083

env:

- name: EMQX_NAME

value: emqx

- name: EMQX_CLUSTER__DISCOVERY

value: kubernetes

- name: EMQX_CLUSTER__K8S__APP_NAME

value: emqx

- name: EMQX_CLUSTER__K8S__SERVICE_NAME

value: emqx-service

- name: EMQX_CLUSTER__K8S__APISERVER

value: "https://kubernetes.default.svc:443"

- name: EMQX_CLUSTER__K8S__NAMESPACE

value: default

$ kubectl delete deployment emqx-deployment

deployment.apps "emqx-deployment" deleted

$ kubectl apply -f deployment.yaml

deployment.apps/emqx-deployment created

查看状态：

$ kubectl get pods

NAME READY STATUS RESTARTS AGE

emqx-deployment-6b854486c-dhd7p 1/1 Running 0 10s

emqx-deployment-6b854486c-psv2r 1/1 Running 0 10s

emqx-deployment-6b854486c-tdzld 1/1 Running 0 10s

$ kubectl exec emqx-deployment-6b854486c-dhd7p -- emqx_ctl status

Node 'emqx@192.168.77.92' is started

emqx 4.1-rc.1 is running

$ kubectl exec emqx-deployment-6b854486c-dhd7p -- emqx_ctl cluster status

Cluster status: #{running_nodes =>

['emqx@192.168.77.115','emqx@192.168.77.92',

'emqx@192.168.87.157'],

stopped_nodes => []}

中止一个 Pod：

$ kubectl delete pods emqx-deployment-6b854486c-dhd7p

pod "emqx-deployment-6b854486c-dhd7p" deleted

$ kubectl get pods

NAME READY STATUS RESTARTS AGE

emqx-deployment-6b854486c-846v7 1/1 Running 0 56s

emqx-deployment-6b854486c-psv2r 1/1 Running 0 3m50s

emqx-deployment-6b854486c-tdzld 1/1 Running 0 3m50s

$ kubectl exec emqx-deployment-6b854486c-846v7 -- emqx_ctl cluster status

Cluster status: #{running_nodes =>

['emqx@192.168.77.115','emqx@192.168.77.84',

'emqx@192.168.87.157'],

stopped_nodes => ['emqx@192.168.77.92']}

输出结果表明 EMQ X Broker 会正确的显示已经停掉的 Pod，并将 Deployment 新建的 Pod 加入集群。

至此，EMQ X Broker 在 kubernetes 上成功建立集群。

持久化 EMQ X Broker 集群

上文中使用的 Deployment 来管理 Pod，但是 Pod 的网络是不停变动的，而且当 Pod 被销毁重建时，储存在 EMQ X Broker 的数据和配置也就随之消失了，这在生产中是不能接受的，接下来尝试把 EMQ X Broker 的集群持久化，即使 Pod 被销毁重建，EMQ X Broker 的数据依然可以保存下来。

ConfigMap

ConfigMap 是 configMap 是一种 API 对象，用来将非机密性的数据保存到健值对中。使用时可以用作环境变量、命令行参数或者存储卷中的配置文件。

ConfigMap 将您的环境配置信息和容器镜像解耦，便于应用配置的修改。

ConfigMap 并不提供保密或者加密功能。如果你想存储的数据是机密的，请使用 Secret ，或者使用其他第三方工具来保证你的数据的私密性，而不是用 ConfigMap。

接下来使用 ConfigMap 记录 EMQ X Broker 的配置，并将它们以环境变量的方式导入到 Deployment 中。

定义 Configmap，并部署：

$cat configmap.yaml

apiVersion: v1

kind: ConfigMap

metadata:

data:

EMQX_CLUSTER__K8S__ADDRESS_TYPE: "hostname"

EMQX_CLUSTER__K8S__APISERVER: "https://kubernetes.default.svc:443"

EMQX_CLUSTER__K8S__SUFFIX: "svc.cluster.local"

$ kubectl apply -f configmap.yaml

configmap/emqx-config created

配置 Deployment 来使用 Configmap

$cat deployment.yaml

apiVersion: apps/v1

kind: Deployment

metadata:

labels:

app: emqx

spec:

replicas: 3

selector:

matchLabels:

app: emqx

template:

metadata:

labels:

app: emqx

spec:

serviceAccountName: emqx

containers:

- name: emqx

image: emqx/emqx:v4.1-rc.1

ports:

- name: mqtt

containerPort: 1883

- name: mqttssl

containerPort: 8883

- name: mgmt

containerPort: 8081

- name: ws

containerPort: 8083

- name: wss

containerPort: 8084

- name: dashboard

containerPort: 18083

envFrom:

- configMapRef:

重新部署 Deployment，查看状态

$ kubectl delete -f deployment.yaml

deployment.apps "emqx-deployment" deleted

$ kubectl apply -f deployment.yaml

deployment.apps/emqx-deployment created

$ kubectl get pods

NAME READY STATUS RESTARTS AGE

emqx-deployment-5c7696b5d7-k9lzj 1/1 Running 0 3s

emqx-deployment-5c7696b5d7-mdwkt 1/1 Running 0 3s

emqx-deployment-5c7696b5d7-z57z7 1/1 Running 0 3s

$ kubectl exec emqx-deployment-5c7696b5d7-k9lzj -- emqx_ctl status

Node 'emqx@192.168.87.149' is started

emqx 4.1-rc.1 is running

$ kubectl exec emqx-deployment-5c7696b5d7-k9lzj -- emqx_ctl cluster status

Cluster status: #{running_nodes =>

['emqx@192.168.77.106','emqx@192.168.77.107',

'emqx@192.168.87.149'],

stopped_nodes => []}

EMQ X Broker 的配置文件已经解耦到 Configmap 中了，如果有需要，可以自由的配置一个或多个 Configmap，并把它们作为环境变量或是文件引入到 Pod 内。

StatefulSet

StatefulSet 是为了解决有状态服务的问题(对应 Deployments 和 ReplicaSets 是为无状态服务而设计)，其应用场景包括

稳定的持久化存储，即 Pod 重新调度后还是能访问到相同的持久化数据，基于 PVC 来实现

稳定的网络标志，即 Pod 重新调度后其 PodName 和 HostName 不变，基于 Headless Service(即没有Cluster IP的Service)来实现

有序部署，有序扩展，即 Pod 是有顺序的，在部署或者扩展的时候要依据定义的顺序依次依次进行(即从0到N-1，在下一个Pod运行之前所有之前的 Pod 必须都是 Running 和 Ready 状态)，基于 init containers 来实现

有序收缩，有序删除(即从N-1到0)

从上面的应用场景可以发现，StatefulSet由以下几个部分组成：

用于定义网络标志(DNS domain)的 Headless Service

用于创建 PersistentVolumes 的 volumeClaimTemplates

定义具体应用的 StatefulSet

StatefulSet 中每个 Pod 的 DNS 格式为 statefulSetName-{0..N-1}.serviceName.namespace.svc.cluster.local ，其中

serviceName 为 Headless Service 的名字

0..N-1 为 Pod 所在的序号，从 0 开始到 N-1

statefulSetName 为StatefulSet的名字

namespace 为服务所在的 namespace，Headless Servic 和 StatefulSet 必须在相同的 namespace

.cluster.local 为 Cluster Domain

接下来使用 StatefulSet 代替 Deployment 来管理 Pod。

删除 Deployment：

$ kubectl delete deployment emqx-deployment

deployment.apps "emqx-deployment" deleted

定义 StatefulSet：

$cat statefulset.yaml

apiVersion: apps/v1

kind: StatefulSet

metadata:

labels:

app: emqx

spec:

serviceName: emqx-headless

updateStrategy:

type: RollingUpdate

replicas: 3

selector:

matchLabels:

app: emqx

template:

metadata:

labels:

app: emqx

spec:

serviceAccountName: emqx

containers:

- name: emqx

image: emqx/emqx:v4.1-rc.1

ports:

- name: mqtt

containerPort: 1883

- name: mqttssl

containerPort: 8883

- name: mgmt

containerPort: 8081

- name: ws

containerPort: 8083

- name: wss

containerPort: 8084

- name: dashboard

containerPort: 18083

envFrom:

- configMapRef:

注意，StatefulSet 需要 Headless Service 来实现稳定的网络标志，因此需要再定义一个 Service

$cat headless.yaml

apiVersion: v1

kind: Service

metadata:

spec:

type: ClusterIP

clusterIP: None

selector:

app: emqx

ports:

- name: mqtt

port: 1883

protocol: TCP

targetPort: 1883

- name: mqttssl

port: 8883

protocol: TCP

targetPort: 8883

- name: mgmt

port: 8081

protocol: TCP

targetPort: 8081

- name: websocket

port: 8083

protocol: TCP

targetPort: 8083

- name: wss

port: 8084

protocol: TCP

targetPort: 8084

- name: dashboard

port: 18083

protocol: TCP

targetPort: 18083

因为 Headless Service 并不需要 IP，所以配置了 clusterIP: None 。

部署相应的资源：

$ kubectl apply -f headless-service.yaml

service/emqx-headless created

$ kubectl apply -f statefulset.yaml

statefulset.apps/emqx-deployment created

$ kubectl get pods

NAME READY STATUS RESTARTS AGE

emqx-statefulset-0 1/1 Running 0 2m59s

emqx-statefulset-1 1/1 Running 0 2m57s

emqx-statefulset-2 1/1 Running 0 2m54s

$ kubectl exec emqx-statefulset-0 -- emqx_ctl cluster status

Cluster status: #{running_nodes =>

['emqx@192.168.77.105','emqx@192.168.87.153',

'emqx@192.168.87.155'],

stopped_nodes => []}

更新 Configmap：

StatefulSet 提供了稳定的网络标志，EMQ X Broker 支持使用 hostname 和 dns 规则来代提 IP 实现集群，以 hostname 为例，需要修改 emqx.conf：

cluster.kubernetes.address_type = hostname

cluster.kubernetes.suffix = "svc.cluster.local"

kubernetes 集群中 Pod 的 DNS 规则可以由用户自定义，EMQ X Broker 提供了 cluster.kubernetes.suffix 方便用户匹配自定的 DNS 规则，本文使用默认的 DNS 规则：statefulSetName-{0..N-1}.serviceName.namespace.svc.cluster.local ，DNS 规则中的 serviceName 为 StatefulSet 使用的 Headless Service，所以还需要将 cluster.kubernetes.service_name 修改为 Headless Service Name。

将配置项转为环境变量，需要在 Configmap 中配置：

EMQX_CLUSTER__K8S__ADDRESS_TYPE: "hostname"

EMQX_CLUSTER__K8S__SUFFIX: "svc.cluster.local"

EMQX_CLUSTER__K8S__SERVICE_NAME: emqx-headless

Configmap 提供了热更新功能，执行 $ kubectl edit configmap emqx-config 来热更新 Configmap。

重新部署 StatefulSet：

Configmap 更新之后 Pod 并不会重启，需要我们手动更新 StatefulSet

$ kubectl delete statefulset emqx-statefulset

statefulset.apps "emqx-statefulset" deleted

$ kubectl apply -f statefulset.yaml

statefulset.apps/emqx-statefulset created

$ kubectl get pods

NAME READY STATUS RESTARTS AGE

emqx-statefulset-0 1/1 Running 0 115s

emqx-statefulset-1 1/1 Running 0 112s

emqx-statefulset-2 1/1 Running 0 110s

$ kubectl exec emqx-statefulset-2 -- emqx_ctl cluster status

Cluster status: #{running_nodes =>

['emqx@emqx-statefulset-0.emqx-headless.default.svc.cluster.local',

'emqx@emqx-statefulset-1.emqx-headless.default.svc.cluster.local',

'emqx@emqx-statefulset-2.emqx-headless.default.svc.cluster.local'],

stopped_nodes => []}

可以看到新的 EMQ X Broker 集群已经成功的建立起来了。

中止一个 Pod：

StatefulSet 中的 Pod 重新调度后其 PodName 和 HostName 不变，下面来尝试一下：

$ kubectl get pods

kuNAME READY STATUS RESTARTS AGE

emqx-statefulset-0 1/1 Running 0 6m20s

emqx-statefulset-1 1/1 Running 0 6m17s

emqx-statefulset-2 1/1 Running 0 6m15s

$ kubectl delete pod emqx-statefulset-0

pod "emqx-statefulset-0" deleted

$ kubectl get pods

NAME READY STATUS RESTARTS AGE

emqx-statefulset-0 1/1 Running 0 27s

emqx-statefulset-1 1/1 Running 0 9m45s

emqx-statefulset-2 1/1 Running 0 9m43s

$ kubectl exec emqx-statefulset-2 -- emqx_ctl cluster status

Cluster status: #{running_nodes =>

['emqx@emqx-statefulset-0.emqx-headless.default.svc.cluster.local',

'emqx@emqx-statefulset-1.emqx-headless.default.svc.cluster.local',

'emqx@emqx-statefulset-2.emqx-headless.default.svc.cluster.local'],

stopped_nodes => []}

跟预期的一样，StatefulSet 重新调度了一个具有相同网络标志的 Pod，Pod 中的 EMQ X Broker 也成功的加入了集群。

StorageClasses、PersistentVolume 和 PersistentVolumeClaim

PersistentVolume(PV)是由管理员设置的存储，它是群集的一部分。就像节点是集群中的资源一样，PV 也是集群中的资源。 PV 是 Volume 之类的卷插件，但具有独立于使用 PV 的 Pod 的生命周期。此 API 对象包含存储实现的细节，即 NFS、iSCSI 或特定于云供应商的存储系统。

PersistentVolumeClaim(PVC)是用户存储的请求。它与 Pod 相似。Pod 消耗节点资源，PVC 消耗 PV 资源。Pod 可以请求特定级别的资源(CPU 和内存)。声明可以请求特定的大小和访问模式(例如，可以以读/写一次或只读多次模式挂载)。

StorageClass 为管理员提供了描述存储 "class(类)" 的方法。不同的 class 可能会映射到不同的服务质量等级或备份策略，或由群集管理员确定的任意策略。 Kubernetes 本身不清楚各种 class 代表的什么。这个概念在其他存储系统中有时被称为“配置文件”。

在部署 EMQ X Broker 的时候，可以预先创建好 PV 或 StorageClass，然后利用 PVC 将 EMQ X Broker 的 /opt/emqx/data/mnesia 目录挂载出来，当Pods被重新调度之后，EMQ X 会从 /opt/emqx/data/mnesia 目录中获取数据并恢复，从而实现 EMQ X Broker 的持久化。

定义 StatefulSet

$cat statefulset.yaml

apiVersion: apps/v1

kind: StatefulSet

metadata:

labels:

app: emqx

spec:

replicas: 3

serviceName: emqx-headless

updateStrategy:

type: RollingUpdate

selector:

matchLabels:

app: emqx

template:

metadata:

labels:

app: emqx

spec:

volumes:

- name: emqx-data

persistentVolumeClaim:

claimName: emqx-pvc

serviceAccountName: emqx

containers:

- name: emqx

image: emqx/emqx:v4.1-rc.1

ports:

- name: mqtt

containerPort: 1883

- name: mqttssl

containerPort: 8883

- name: mgmt

containerPort: 8081

- name: ws

containerPort: 8083

- name: wss

containerPort: 8084

- name: dashboard

containerPort: 18083

envFrom:

- configMapRef:

volumeMounts:

- name: emqx-data

mountPath: "/opt/emqx/data/mnesia"

volumeClaimTemplates:

- metadata:

annotations:

volume.alpha.kubernetes.io/storage-class: manual

spec:

accessModes: [ "ReadWriteOnce" ]

resources:

requests:

storage: 1Gi

该文件首先通过 volumeClaimTemplates 指定了使用 StorageClass 的 name 为 manual 的存储类创建名称为 emqx-pvc 的 PVC 资源，PVC 资源的读写模式为 ReadWriteOnce，需要 1Gi 的空间，然后将此 PVC 定义为 name 为 emqx-data 的 volumes，并将此 volumes 挂载在 Pod 中的 /opt/emqx/data/mnesia 目录下。

部署资源：

部署 StatefulSet 之前，需要用户或 kubernetes 集群管理员自行创建存储类。

$ kubectl apply -f statefulset.yaml

statefulset.apps/emqx-statefulset created

$ kubectl get pods

NAME READY STATUS RESTARTS AGE

emqx-statefulset-0 1/1 Running 0 27s

emqx-statefulset-1 1/1 Running 0 9m45s

emqx-statefulset-2 1/1 Running 0 9m43s

$ kubectl get pvc

NAME STATUS VOLUME CAPACITY ACCESS MODES STORAGECLASS AGE

emqx-data-emqx-statefulset-0 Bound pvc-8094cd75-adb5-11e9-80cc-0697b59e8064 1Gi RWO gp2 2m11s

emqx-data-emqx-statefulset-0 Bound pvc-9325441d-adb5-11e9-80cc-0697b59e8064 1Gi RWO gp2 99s

emqx-data-emqx-statefulset-0 Bound pvc-ad425e9d-adb5-11e9-80cc-0697b59e8064 1Gi RWO gp2 56s

输出结果表明该 PVC 的状态为 Bound，PVC 存储已经成功的建立了，当 Pod 被重新调度时，EMQ X Broker 会读取挂载到 PVC 中的数据，从而实现持久化。

EMQ X Broker 在 kubernetes 上建立持久化的集群就完成了，本文略过了部分细节，部署的过程也是偏向简单的 Demo，用户可以自行阅读 kubernetes 文档与 EMQ X Team 提供的 Helm chart 源码来继续深入研究，当然也欢迎在 Github 贡献 issue、pull requests 以及 start。

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