前言

在kubernetes中部署三主三从的redis cluster。

知识点

• PV/PVC的动态供给

• 有状态pod控制器StatefulSet和headless service

• pod每次重启ip都会变化的问题

• redis集群因为重定向的问题，不能从k8s外部访问如何解决

1. 准备存储环境

这里使用动态卷，不需要提前创建好PV和PVC，而是由nfs-client插件自动创建。

关于动态卷供给：

https://github.com/kubernetes-sigs/nfs-subdir-external-provisioner

执行步骤

#pwd
/data/kube_yaml/deploy_nfs_storageclass

# ls -l
-rw-r--r-- 1 root root  245 Feb  2 22:09 class.yaml
-rw-r--r-- 1 root root 1075 Feb  2 22:09 deployment.yaml
-rw-r--r-- 1 root root 1900 Feb  2 22:09 rbac.yaml

# 修改里面对应的namespace
# kubectl apply -f rbac.yaml 

# 修改里面对应的namespace
# kubectl apply -f deployment.yaml

#这个是全局的，如果以前执行过，就不需要再执行了，但是可以重复执行，所以执行一下也没问题
# kubectl apply -f class.yaml

2.准备redis镜像

# pwd
/data/kube_yaml/redis/dockerfile

# ls -l
-rwxr-xr-x 1 root root      96 Feb  2 23:02 build-command.sh
-rw-r--r-- 1 root root     296 Feb  2 23:10 Dockerfile
-rw-r--r-- 1 root root 2000179 Jan 31 14:44 redis-5.0.14.tar.gz  #这个源码包是在redis官方下载的
-rw-r--r-- 1 root root     248 Feb  2 23:11 redis.conf

# cat Dockerfile 
FROM harbor.fanheng.com/baseimages/fanheng-centos-base:7.9.2009

ADD redis-5.0.14.tar.gz /usr/local/src/
RUN mkdir -pv /opt/redis-data /usr/local/redis
COPY redis.conf /usr/local/redis/
RUN cd /usr/local/src/redis-5.0.14 && make && make install
CMD ["redis-server","/usr/local/redis/redis.conf"]

# cat redis.conf 
appendonly yes
protected-mode no
port 6379
bind 0.0.0.0
requirepass 123456
save 3600 1 300 100 60 10000

dir /opt/redis-data
dbfilename dump.rdb
#logfile redis.log
#pidfile redis.pid

masterauth 123456

cluster-enabled yes
cluster-config-file nodes.conf
cluster-node-timeout 15000

# cat build-command.sh 
#!/bin/bash

tag="harbor.fanheng.com/fanheng/redis:$1"

docker build -t $tag .
docker push $tag

# bash build-command.sh 5.0.14

测试下镜像是否可以正常运行，不报错：

# docker run -it --rm harbor.fanheng.com/fanheng/redis:5.0.14

3.在k8s中创建redis集群

# cat redis.yaml 
apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
  name: redis-cluster-config
  namespace: fanheng
data:
  redis-cluster-configmap: |
    appendonly yes
    protected-mode no
    port 6379
    bind 0.0.0.0
    requirepass 123456
    save 3600 1 300 100 60 10000
    
    dir /opt/redis-data
    dbfilename dump.rdb
    #logfile redis.log
    #pidfile redis.pid
    
    masterauth 123456
    
    cluster-enabled yes
    cluster-config-file nodes.conf
    cluster-node-timeout 15000
---
kind: Service
apiVersion: v1
metadata:
  labels:
    app: redis-cluster-headless
  name: redis-cluster-headless
  namespace: fanheng
spec:
  clusterIP: None
  ports:
  - name: redis
    port: 6379
    protocol: TCP
    targetPort: 6379
  - name: redis-cluster
    port: 16379
    protocol: TCP
    targetPort: 16379
  selector:
    app: redis-cluster
---
kind: Service
apiVersion: v1
metadata:
  labels:
    app: redis-cluster-access
  name: redis-cluster-access
  namespace: fanheng
spec:
  type: NodePort
  ports:
  - name: http
    port: 6379
    protocol: TCP
    targetPort: 6379
    nodePort: 56379
  selector:
    app: redis-cluster
---
apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
  labels:
    app: redis-cluster
  name: redis-cluster
  namespace: fanheng
spec:
  serviceName: redis-cluster-headless
  replicas: 6
  selector:
    matchLabels:
      app: redis-cluster
  template:
    metadata:
      labels:
        app: redis-cluster
    spec:
    spec:
      terminationGracePeriodSeconds: 20
      affinity:
        podAntiAffinity:
          preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
          - weight: 100
            podAffinityTerm:
              labelSelector:
                matchExpressions:
                - key: app
                  operator: In
                  values:
                  - redis-cluster
              topologyKey: kubernetes.io/hostname
      containers:
      - name: redis-cluster
        image: harbor.fanheng.com/fanheng/redis:5.0.14
        command:
          - /bin/bash
          - -c
          - |
            HOSTNAME=$(hostname)
            echo $HOSTNAME
            echo $MY_POD_IP
            #sleep 20  #这里之所以要睡20秒，是因为cluster-node-timeout 15000这里需要等待15秒才会接管master，而在15秒内master pod恢复了，那么之前未被RDB持久化的数据就会丢失。配置了AOF这里就不需要了，因为AOF默认每秒异步记录一次变化日志，但是建议这里加上。
            redis-server /usr/local/redis/redis.conf --protected-mode no --cluster-announce-ip $(MY_POD_IP)
        env:
          - name: MY_POD_IP  # 用于pod重启时获取pod新的ip，--cluster-announce-ip $(MY_POD_IP)用于更新redis集群的ip
            valueFrom:
              fieldRef:
                fieldPath: status.podIP
        ports:
        - containerPort: 6379
          name: redis
        - containerPort: 16379
          name: redis-cluster
        resources:
          requests:
            cpu: "500m"
            memory: "500Mi"
        volumeMounts:
        - name: redis-data
          mountPath: /opt/redis-data
        - name: redis-cluster-config
          mountPath: /usr/local/redis
      volumes:
      - name: redis-cluster-config
        configMap:
          name: redis-cluster-config
          items:
            - key: redis-cluster-configmap
              path: redis.conf
  volumeClaimTemplates:
  - metadata:
      name: redis-data
    spec:
      storageClassName: "nfs-client"
      accessModes:
      - ReadWriteOnce
      resources:
        requests:
          storage: 5Gi

# kubectl apply -f redis.yaml

执行集群初始化

# kubectl get pods -n fanheng
NAME                                      READY   STATUS    RESTARTS      AGE
nfs-client-provisioner-5f684db56b-85z5c   1/1     Running   0             98m
redis-cluster-0                           1/1     Running   0             5m26s
redis-cluster-1                           1/1     Running   0             5m23s
redis-cluster-2                           1/1     Running   0             5m20s
redis-cluster-3                           1/1     Running   0             5m17s
redis-cluster-4                           1/1     Running   0             5m14s
redis-cluster-5                           1/1     Running   0             5m11s

需要登录到一个任意redis节点执行，这里选择第一个

# kubectl exec -it -n fanheng redis-cluster-0 -- bash
# yum -y install bind-utils
# redis-cli --cluster create \
`dig +short redis-cluster-0.redis-cluster-headless.fanheng.svc.fanheng.local`:6379 \
`dig +short redis-cluster-1.redis-cluster-headless.fanheng.svc.fanheng.local`:6379 \
`dig +short redis-cluster-2.redis-cluster-headless.fanheng.svc.fanheng.local`:6379 \
`dig +short redis-cluster-3.redis-cluster-headless.fanheng.svc.fanheng.local`:6379 \
`dig +short redis-cluster-4.redis-cluster-headless.fanheng.svc.fanheng.local`:6379 \
`dig +short redis-cluster-5.redis-cluster-headless.fanheng.svc.fanheng.local`:6379 \
--cluster-replicas 1 \
-a 123456
Warning: Using a password with '-a' or '-u' option on the command line interface may not be safe.
>>> Performing hash slots allocation on 6 nodes...
Master[0] -> Slots 0 - 5460
Master[1] -> Slots 5461 - 10922
Master[2] -> Slots 10923 - 16383
Adding replica 10.200.166.242:6379 to 10.200.150.66:6379
Adding replica 10.200.150.69:6379 to 10.200.166.232:6379
Adding replica 10.200.150.68:6379 to 10.200.37.152:6379
M: 25a0eaf7b0bc64c78649e24c2e008e64bc979bf7 10.200.150.66:6379
   slots:[0-5460] (5461 slots) master
M: 8a71876eb50e553cb79480f9fefcb505fcf251f5 10.200.166.232:6379
   slots:[5461-10922] (5462 slots) master
M: cab5f390c61b2faf613c5eff533772dfb7ea6088 10.200.37.152:6379
   slots:[10923-16383] (5461 slots) master
S: 78a248c46fb503bd93664374dbf3e4943043a2cf 10.200.150.68:6379
   replicates cab5f390c61b2faf613c5eff533772dfb7ea6088
S: 561f0063c5d72b81d9ac1c0e7f2af82aaa746efe 10.200.166.242:6379
   replicates 25a0eaf7b0bc64c78649e24c2e008e64bc979bf7
S: 0b67723f3657467d7db4f525d9124b377ede8906 10.200.150.69:6379
   replicates 8a71876eb50e553cb79480f9fefcb505fcf251f5
Can I set the above configuration? (type 'yes' to accept): yes
>>> Nodes configuration updated
>>> Assign a different config epoch to each node
>>> Sending CLUSTER MEET messages to join the cluster
Waiting for the cluster to join
.
>>> Performing Cluster Check (using node 10.200.150.66:6379)
M: 25a0eaf7b0bc64c78649e24c2e008e64bc979bf7 10.200.150.66:6379
   slots:[0-5460] (5461 slots) master
   1 additional replica(s)
M: 8a71876eb50e553cb79480f9fefcb505fcf251f5 10.200.166.232:6379
   slots:[5461-10922] (5462 slots) master
   1 additional replica(s)
S: 0b67723f3657467d7db4f525d9124b377ede8906 10.200.150.69:6379
   slots: (0 slots) slave
   replicates 8a71876eb50e553cb79480f9fefcb505fcf251f5
S: 561f0063c5d72b81d9ac1c0e7f2af82aaa746efe 10.200.166.242:6379
   slots: (0 slots) slave
   replicates 25a0eaf7b0bc64c78649e24c2e008e64bc979bf7
M: cab5f390c61b2faf613c5eff533772dfb7ea6088 10.200.37.152:6379
   slots:[10923-16383] (5461 slots) master
   1 additional replica(s)
S: 78a248c46fb503bd93664374dbf3e4943043a2cf 10.200.150.68:6379
   slots: (0 slots) slave
   replicates cab5f390c61b2faf613c5eff533772dfb7ea6088
[OK] All nodes agree about slots configuration.
>>> Check for open slots...
>>> Check slots coverage...
[OK] All 16384 slots covered.

检查集群

# redis-cli -a 123456 --cluster check redis-cluster-0.redis-cluster-headless.fanheng.svc.fanheng.local:6379
Warning: Using a password with '-a' or '-u' option on the command line interface may not be safe.
redis-cluster-0.redis-cluster-headless.fanheng.svc.fanheng.local:6379 (25a0eaf7...) -> 4 keys | 5461 slots | 1 slaves.
10.200.166.232:6379 (8a71876e...) -> 2 keys | 5462 slots | 1 slaves.
10.200.37.152:6379 (cab5f390...) -> 4 keys | 5461 slots | 1 slaves.
[OK] 10 keys in 3 masters.
0.00 keys per slot on average.
>>> Performing Cluster Check (using node redis-cluster-0.redis-cluster-headless.fanheng.svc.fanheng.local:6379)
M: 25a0eaf7b0bc64c78649e24c2e008e64bc979bf7 redis-cluster-0.redis-cluster-headless.fanheng.svc.fanheng.local:6379
   slots:[0-5460] (5461 slots) master
   1 additional replica(s)
S: 561f0063c5d72b81d9ac1c0e7f2af82aaa746efe 10.200.166.242:6379
   slots: (0 slots) slave
   replicates 25a0eaf7b0bc64c78649e24c2e008e64bc979bf7
M: 8a71876eb50e553cb79480f9fefcb505fcf251f5 10.200.166.232:6379
   slots:[5461-10922] (5462 slots) master
   1 additional replica(s)
S: 78a248c46fb503bd93664374dbf3e4943043a2cf 10.200.150.68:6379
   slots: (0 slots) slave
   replicates cab5f390c61b2faf613c5eff533772dfb7ea6088
S: 0b67723f3657467d7db4f525d9124b377ede8906 10.200.150.69:6379
   slots: (0 slots) slave
   replicates 8a71876eb50e553cb79480f9fefcb505fcf251f5
M: cab5f390c61b2faf613c5eff533772dfb7ea6088 10.200.37.152:6379
   slots:[10923-16383] (5461 slots) master
   1 additional replica(s)
[OK] All nodes agree about slots configuration.
>>> Check for open slots...
>>> Check slots coverage...
[OK] All 16384 slots covered.

# redis-cli -c -h redis-cluster-0.redis-cluster-headless.fanheng.svc.fanheng.local -p 6379 -a 123456
Warning: Using a password with '-a' or '-u' option on the command line interface may not be safe.
redis-cluster-0.redis-cluster-headless.fanheng.svc.fanheng.local:6379> cluster info
cluster_state:ok
cluster_slots_assigned:16384
cluster_slots_ok:16384
cluster_slots_pfail:0
cluster_slots_fail:0
cluster_known_nodes:6
cluster_size:3
cluster_current_epoch:6
cluster_my_epoch:1
cluster_stats_messages_ping_sent:11781
cluster_stats_messages_pong_sent:11187
cluster_stats_messages_sent:22968
cluster_stats_messages_ping_received:11187
cluster_stats_messages_pong_received:11781
cluster_stats_messages_received:22968

redis-cluster-0.redis-cluster-headless.fanheng.svc.fanheng.local:6379> cluster nodes
561f0063c5d72b81d9ac1c0e7f2af82aaa746efe 10.200.166.242:6379@16379 slave 25a0eaf7b0bc64c78649e24c2e008e64bc979bf7 0 1675454105000 5 connected
25a0eaf7b0bc64c78649e24c2e008e64bc979bf7 10.200.150.127:6379@16379 myself,master - 0 1675454105000 1 connected 0-5460
8a71876eb50e553cb79480f9fefcb505fcf251f5 10.200.166.232:6379@16379 master - 0 1675454104000 2 connected 5461-10922
78a248c46fb503bd93664374dbf3e4943043a2cf 10.200.150.68:6379@16379 slave cab5f390c61b2faf613c5eff533772dfb7ea6088 0 1675454106000 4 connected
0b67723f3657467d7db4f525d9124b377ede8906 10.200.150.69:6379@16379 slave 8a71876eb50e553cb79480f9fefcb505fcf251f5 0 1675454105000 6 connected
cab5f390c61b2faf613c5eff533772dfb7ea6088 10.200.37.152:6379@16379 master - 0 1675454107003 3 connected 10923-16383

注意

此时只能k8s集群内部访问，不能在k8s集群外部访问。原因：因为通过service访问redis集群时，redis集群会把访问重定向到k8s内部的podIP.

# redis-cli -c -h 192.168.88.13 -p 56379 -a 123456
Warning: Using a password with '-a' or '-u' option on the command line interface may not be safe.
192.168.88.13:56379> get k1
-> Redirected to slot [12706] located at 10.200.37.152:6379
这里的10.200.37.152是k8s内部的ip，所以从k8s外部访问不到

4.如何从k8s外部访问redis集群

需要用到redis官方提供的proxy插件

官方文档：

https://github.com/RedisLabs/redis-cluster-proxy

使用总结

编译redis-proxy

# git clone https://github.com/RedisLabs/redis-cluster-proxy
# cd redis-cluster-proxy/

# make PREFIX=/usr/local/redis_cluster_proxy install
 然后会生成一个二进制文件：
 /usr/local/redis_cluster_proxy/bin/redis-cluster-proxy

把这个二进制文件拷贝到Dockerfile所在目录：

# ls -l
-rw-r--r-- 1 root root     112 Feb  4 01:20 build-command.sh
-rw-r--r-- 1 root root     122 Feb  4 02:40 Dockerfile
-rwxr-xr-x 1 root root 1172736 Feb  4 01:15 redis-cluster-proxy
-rw-r--r-- 1 root root    1569 Feb  4 01:26 redis-cluster-proxy.yaml

制作redis-proxy镜像

# cat build-command.sh 
#!/bin/bash

tag="harbor.fanheng.com/baseimages/redis-cluster-proxy:v1"
docker build . -t $tag
docker push $tag
root@harbor1:/data/kube_ya

创建pod

# cat redis-cluster-proxy.yaml 
apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
  name: redis-proxy
  namespace: fanheng
data:
  proxy.conf: |
    cluster redis-cluster-headless:6379     # 配置为Redis Cluster Service
    bind 0.0.0.0
    port 7777   # redis-cluster-proxy 对外暴露端口
    threads 8   # 线程数量
    daemonize no  
    enable-cross-slot yes    
    auth 123456     # 配置Redis Cluster 认证密码  
    log-level error 
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: redis-proxy
  namespace: fanheng
spec:
  type: NodePort # 对K8S外部提供服务
  ports:
  - name: redis-proxy
    nodePort: 37777   # 对外提供的端口
    port: 7777
    protocol: TCP
    targetPort: 7777
  selector:
    app: redis-proxy
---
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: redis-proxy
  namespace: fanheng
spec:
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      app: redis-proxy
  template:
    metadata:
      labels:
        app: redis-proxy
    spec:
      containers:
        - name: redis-proxy
          image: harbor.fanheng.com/baseimages/redis-cluster-proxy:v1
          imagePullPolicy: Always
          command: ["redis-cluster-proxy"]
          args:
            - -c
            - /data/proxy.conf   # 指定启动配置文件
          ports:
            - name: redis-7777
              containerPort: 7777
              protocol: TCP
          volumeMounts:
            - name: redis-proxy-conf
              mountPath: /data/
      volumes:   # 挂载proxy配置文件
        - name: redis-proxy-conf
          configMap:
            name: redis-proxy

# kubectl apply -f redis-cluster-proxy.yaml

# kubectl get pod -n fanheng   
NAME                                      READY   STATUS    RESTARTS        AGE
busybox                                   1/1     Running   14 (34m ago)    26h
nfs-client-provisioner-5f684db56b-85z5c   1/1     Running   1 (7h34m ago)   28h
redis-cluster-0                           1/1     Running   0               128m
redis-cluster-1                           1/1     Running   0               132m
redis-cluster-2                           1/1     Running   0               132m
redis-cluster-3                           1/1     Running   0               132m
redis-cluster-4                           1/1     Running   0               132m
redis-cluster-5                           1/1     Running   0               132m
redis-proxy-996946765-kcscp               1/1     Running   0               4m30s

从外部访问redis-proxy的svc

# kubectl get svc -n fanheng
NAME                     TYPE        CLUSTER-IP       EXTERNAL-IP   PORT(S)                                        AGE
redis-cluster-access     NodePort    10.100.68.95     <none>        6379:56379/TCP                                 130m
redis-cluster-headless   ClusterIP   None             <none>        6379/TCP,16379/TCP                             130m
redis-proxy              NodePort    10.100.73.169    <none>        7777:37777/TCP                                 2m13s

# redis-cli -h 192.168.88.13 -p 37777 -a 123456
Warning: Using a password with '-a' or '-u' option on the command line interface may not be safe.
192.168.88.13:37777> get k1
"v1"
192.168.88.13:37777> get k2
"v2"
192.168.88.13:37777> get k3
"v3"
192.168.88.13:37777> get k4
"v4"
192.168.88.13:37777> get k5
"v5"
192.168.88.13:37777> get k6
"v6"
192.168.88.13:37777> get k7
"v7"
192.168.88.13:37777> get k8
"v8"

python访问测试：

import redis

r = redis.Redis(
    host="192.168.88.13",
    port="37777",
    password="123456",
    charset="utf8",
    decode_responses=True
)
res = r.get("k1")
print(res)