Distribuire contenitori Linux di SQL Server in Kubernetes con StatefulSets
Si applica a:
SQL Server - Linux
Questo articolo contiene procedure consigliate e materiale sussidiario per l'esecuzione di contenitori SQL Server in Kubernetes con StatefulSets. Si consiglia di distribuire un contenitore di SQL Server (istanza) per pod in Kubernetes. In tal modo, si dispone di un'istanza di SQL Server distribuita per ogni pod nel cluster Kubernetes.
Analogamente, il consiglio dello script di distribuzione consiste nel distribuire un'istanza di SQL Server impostando il valore replicas su 1. Se si immette un numero maggiore di 1 come valore replicas, si ottengono altrettante istanze di SQL Server con nomi correlati. Ad esempio, nello script seguente, se è stato assegnato il numero 2 come valore per replicas, si distribuirebbero due pod di SQL Server, rispettivamente con i nomi mssql-0 e mssql-1.
Un altro motivo per cui è consigliabile usare un'istanza di SQL Server per ogni script di distribuzione consiste nell'consentire di apportare modifiche ai valori di configurazione, all'edizione, ai flag di traccia e ad altre impostazioni in modo indipendente per ogni istanza di SQL Server distribuita.
Nell'esempio seguente il nome del carico di lavoro StatefulSet deve corrispondere al valore .spec.template.metadata.labels, che in questo caso è mssql. Per altre informazioni, vedere StatefulSet.
Importante
La variabile di ambiente SA_PASSWORD è deprecata. Utilizzare invece MSSQL_SA_PASSWORD.
apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
name: mssql # name of the StatefulSet workload, the SQL Server instance name is derived from this. We suggest to keep this name same as the .spec.template.metadata.labels, .spec.selector.matchLabels and .spec.serviceName to avoid confusion.
spec:
serviceName: "mssql" # serviceName is the name of the service that governs this StatefulSet. This service must exist before the StatefulSet, and is responsible for the network identity of the set.
replicas: 1 # only one pod, with one SQL Server instance deployed.
selector:
matchLabels:
app: mssql # this has to be the same as .spec.template.metadata.labels
template:
metadata:
labels:
app: mssql # this has to be the same as .spec.selector.matchLabels, as documented [here](https://kubernetes.io/docs/concepts/workloads/controllers/statefulset/):
spec:
securityContext:
fsGroup: 10001
containers:
- name: mssql # container name within the pod.
image: mcr.microsoft.com/mssql/server:2019-latest
ports:
- containerPort: 1433
name: tcpsql
env:
- name: ACCEPT_EULA
value: "Y"
- name: MSSQL_ENABLE_HADR
value: "1"
- name: MSSQL_AGENT_ENABLED
value: "1"
- name: MSSQL_SA_PASSWORD
valueFrom:
secretKeyRef:
name: mssql
key: MSSQL_SA_PASSWORD
volumeMounts:
- name: mssql
mountPath: "/var/opt/mssql"
volumeClaimTemplates:
- metadata:
name: mssql
spec:
accessModes:
- ReadWriteOnce
resources:
requests:
storage: 8Gi
Se si sceglie comunque di distribuire più repliche dell'istanza di SQL Server usando la stessa distribuzione, tale scenario viene trattato nella sezione successiva. Tuttavia, si tratta di istanze di SQL Server indipendenti separate e non di repliche (a differenza delle repliche del gruppo di disponibilità in SQL Server).
Scegliere il tipo di carico di lavoro
La scelta del tipo di distribuzione del carico di lavoro corretto non influisce sulle prestazioni, ma statefulSet fornisce requisiti di conformità delle identità.
Carichi di lavoro statefulSet
SQL Server è un'applicazione di database e pertanto deve essere distribuita principalmente come tipo di carico di lavoro StatefulSet. La distribuzione di carichi di lavoro come StatefulSet consente di fornire funzionalità come l'identificazione di rete univoca, l'archiviazione permanente e stabile e altro ancora. Per altre informazioni su questo tipo di carico di lavoro, consultare la documentazione di Kubernetes.
Quando si distribuiscono più repliche di contenitori di SQL Server usando lo stesso script YAML di distribuzione come carico di lavoro StatefulSet, un parametro importante da considerare sono i criteri di gestione dei pod, ovvero .spec.podManagementPolicy.
I due valori possibili per questa impostazione sono:
OrderedReady: è il valore predefinito e il comportamento è descritto nelle garanzie di distribuzione e ridimensionamento.
Parallelo: si tratta dei criteri alternativi che creano e avviano i pod (in questo caso pod di SQL Server) in parallelo, senza attendere la creazione di altri pod; in modo analogo, tutti i pod vengono eliminati in parallelo durante la terminazione. È possibile usare questa opzione quando si distribuiscono istanze di SQL Server indipendenti l'una dall'altra e quando non si intende seguire un ordine per avviare o eliminare le istanze di SQL Server.
apiVersion: apps/v1 kind: StatefulSet metadata: name: mssql spec: serviceName: "mssql" replicas: 2 # two independent SQL Server instances to be deployed podManagementPolicy: Parallel selector: matchLabels: app: mssql template: metadata: labels: app: mssql spec: securityContext: fsGroup: 10001 containers: - name: mssql image: mcr.microsoft.com/mssql/server:2019-latest ports: - containerPort: 1433 name: tcpsql env: - name: ACCEPT_EULA value: "Y" - name: MSSQL_ENABLE_HADR value: "1" - name: MSSQL_AGENT_ENABLED value: "1" - name: MSSQL_SA_PASSWORD valueFrom: secretKeyRef: name: mssql key: MSSQL_SA_PASSWORD volumeMounts: - name: mssql mountPath: "/var/opt/mssql" volumeClaimTemplates: - metadata: name: mssql spec: accessModes: - ReadWriteOnce resources: requests: storage: 8Gi
Poiché i pod di SQL Server distribuiti in Kubernetes sono indipendenti l'uno dall'altro, Parallel è il valore normalmente usato per podManagementPolicy.
L'esempio seguente è l'output di esempio per kubectl get all, subito dopo aver creato i pod usando un criterio parallelo:
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
pod/mssql-0 0/1 ContainerCreating 0 4s
pod/mssql-1 0/1 ContainerCreating 0 4s
NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE
service/kubernetes ClusterIP 201.0.0.1 <none> 443/TCP 61d
NAME READY AGE
statefulset.apps/mssql 1/1 4s
Carichi di lavoro di distribuzione
È possibile usare il tipo di distribuzione per SQL Server, negli scenari in cui si vogliono distribuire contenitori di SQL Server come applicazioni di database senza stato, ad esempio quando il salvataggio permanente dei dati non è critico. Alcuni esempi sono per scopi di test/QA o CI/CD.
Isolamento tramite spazi dei nomi
Gli spazi dei nomi forniscono un meccanismo per isolare gruppi di risorse all'interno di un singolo cluster Kubernetes. Per altre informazioni sugli spazi dei nomi e su quando usarli, vedere Spazi dei nomi.
Dalla prospettiva di SQL Server, se si prevede di eseguire pod di SQL Server in un cluster Kubernetes che esegue l’hosting anche di altre risorse, è necessario eseguire i pod di SQL Server nel proprio spazio dei nomi, per semplificare la gestione e l'amministrazione. Se si dispone, ad esempio, di più reparti che condividono lo stesso cluster Kubernetes e si vuole distribuire un'istanza di SQL Server per il team di vendita e un'altra per il team marketing. Verranno creati due spazi dei nomi denominati sales e marketing, come viene illustrato nell'esempio seguente:
kubectl create namespace sales
kubectl create namespace marketing
Per accertarsi che gli spazi dei nomi siano stati creati, eseguire kubectl get namespaces e verrà visualizzato un elenco simile all'output seguente.
NAME STATUS AGE
default Active 39d
kube-node-lease Active 39d
kube-public Active 39d
kube-system Active 39d
marketing Active 7s
sales Active 26m
È ora possibile distribuire i contenitori di SQL Server in ognuno di questi spazi dei nomi usando l'esempio YAML illustrato nell'esempio seguente. Si notino i metadati namespace aggiunti alla distribuzione YAML, quindi tutti i contenitori e i servizi di questa distribuzione vengono distribuiti nello spazio dei nomi sales.
kind: StorageClass
apiVersion: storage.k8s.io/v1
metadata:
name: azure-disk
provisioner: kubernetes.io/azure-disk
parameters:
storageAccountType: Standard_LRS
kind: Managed
---
apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
name: mssql-sales
namespace: sales
labels:
app: mssql-sales
spec:
serviceName: "mssql-sales"
replicas: 1
selector:
matchLabels:
app: mssql-sales
template:
metadata:
labels:
app: mssql-sales
spec:
securityContext:
fsGroup: 10001
containers:
- name: mssql-sales
image: mcr.microsoft.com/mssql/server:2019-latest
ports:
- containerPort: 1433
name: tcpsql
env:
- name: ACCEPT_EULA
value: "Y"
- name: MSSQL_ENABLE_HADR
value: "1"
- name: MSSQL_AGENT_ENABLED
value: "1"
- name: MSSQL_SA_PASSWORD
valueFrom:
secretKeyRef:
name: mssql
key: MSSQL_SA_PASSWORD
volumeMounts:
- name: mssql
mountPath: "/var/opt/mssql"
volumeClaimTemplates:
- metadata:
name: mssql
spec:
accessModes:
- ReadWriteOnce
resources:
requests:
storage: 8Gi
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
name: mssql-sales-0
namespace: sales
spec:
type: LoadBalancer
selector:
statefulset.kubernetes.io/pod-name: mssql-sales-0
ports:
- protocol: TCP
port: 1433
targetPort: 1433
name: tcpsql
Per visualizzare le risorse, è possibile eseguire il comando kubectl get all con lo spazio dei nomi specificato per visualizzare queste risorse:
kubectl get all -n sales
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
pod/mssql-sales-0 1/1 Running 0 17m
NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE
service/mssql-sales-0 LoadBalancer 10.0.251.120 20.23.79.52 1433:32052/TCP 17m
NAME READY AGE
statefulset.apps/mssql-sales 1/1 17m
Gli spazi dei nomi possono essere usati anche per limitare le risorse e i pod creati all'interno di uno spazio dei nomi, usando i criteri di intervallo limite e/o quota delle risorse, per gestire la creazione complessiva delle risorse all'interno di uno spazio dei nomi.
Configurare la qualità del servizio
Quando si distribuiscono più pod in un singolo cluster Kubernetes, è necessario condividere le risorse in modo appropriato per garantire l'esecuzione efficiente del cluster Kubernetes. È possibile configurare i pod affinché vengano assegnati a una particolare qualità del servizio (QoS).
Kubernetes usa le classi QoS per prendere decisioni sulla pianificazione e la rimozione dei pod. Per altre informazioni sulle diverse classi QoS, vedere Configurare la qualità del servizio per i pod.
Dal punto di vista di SQL Server, si consiglia di distribuire i pod di SQL Server usando QoS come Guaranteed per i carichi di lavoro basati sulla produzione. Considerando che un pod di SQL Server ha una sola istanza di contenitore di SQL Server in esecuzione per ottenere QoS garantito per tale pod, è necessario specificare le richieste di CPU e memoria per il contenitore che devono essere uguali ai limiti di memoria e CPU. In questo modo, i nodi forniscono ed eseguono il commit delle risorse necessarie specificate durante la distribuzione e hanno prestazioni prevedibili per i pod di SQL Server.
Di seguito è riportato un file YAML di distribuzione di esempio che distribuisce un contenitore di SQL Server nello spazio dei nomi predefinito e perché le richieste di risorse non sono state specificate, ma i limiti sono stati specificati in base alle linee guida nell'esempio di Qualità del servizio garantita, si nota che il pod creato nell'esempio seguente ha impostato QoS come Guaranteed. Quando non si specificano le richieste di risorse, Kubernetes considera i limiti delle risorse uguali alle richieste di risorse.
kind: StorageClass
apiVersion: storage.k8s.io/v1
metadata:
name: azure-disk
provisioner: kubernetes.io/azure-disk
parameters:
storageaccounttype: Standard_LRS
kind: Managed
---
apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
name: mssql
labels:
app: mssql
spec:
serviceName: "mssql"
replicas: 1
selector:
matchLabels:
app: mssql
template:
metadata:
labels:
app: mssql
spec:
securityContext:
fsGroup: 10001
containers:
- name: mssql
command:
- /bin/bash
- -c
- cp /var/opt/config/mssql.conf /var/opt/mssql/mssql.conf && /opt/mssql/bin/sqlservr
image: mcr.microsoft.com/mssql/server:2019-latest
resources:
limits:
memory: 2Gi
cpu: '2'
ports:
- containerPort: 1433
env:
- name: ACCEPT_EULA
value: "Y"
- name: MSSQL_ENABLE_HADR
value: "1"
- name: MSSQL_SA_PASSWORD
valueFrom:
secretKeyRef:
name: mssql
key: MSSQL_SA_PASSWORD
volumeMounts:
- name: mssql
mountPath: "/var/opt/mssql"
- name: userdata
mountPath: "/var/opt/mssql/userdata"
- name: userlog
mountPath: "/var/opt/mssql/userlog"
- name: tempdb
mountPath: "/var/opt/mssql/tempdb"
- name: mssql-config-volume
mountPath: "/var/opt/config"
volumes:
- name: mssql-config-volume
configMap:
name: mssql
volumeClaimTemplates:
- metadata:
name: mssql
spec:
accessModes:
- ReadWriteOnce
resources:
requests:
storage: 8Gi
- metadata:
name: userdata
spec:
accessModes:
- ReadWriteOnce
resources:
requests:
storage: 8Gi
- metadata:
name: userlog
spec:
accessModes:
- ReadWriteOnce
resources:
requests:
storage: 8Gi
- metadata:
name: tempdb
spec:
accessModes:
- ReadWriteOnce
resources:
requests:
storage: 8Gi
È possibile eseguire il comando kubectl describe pod mssql-0 per visualizzare il QoS come Guaranteed, con output simile al frammento di codice seguente.
...
QoS Class: Guaranteed
Node-Selectors: <none>
Tolerations: node.kubernetes.io/memory-pressure:NoSchedule op=Exists
node.kubernetes.io/not-ready:NoExecute op=Exists for 300s
node.kubernetes.io/unreachable:NoExecute op=Exists for 300s
...
Per i carichi di lavoro non di produzione, in cui le prestazioni e la disponibilità non sono prioritarie, è possibile impostare QoS su Burstable o BestEffort.
Esempio di QoS con possibilità di burst
Per definire un esempio YAML Burstable, è necessario specificare le richieste di risorse, non i limiti delle risorse, oppure specificare i limiti, che sono superiori alle richieste. Il codice seguente mostra solo la differenza dell'esempio precedente, per definire un carico di lavoro con possibilità di burst.
apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
name: mssql
labels:
app: mssql
spec:
serviceName: "mssql"
replicas: 1
selector:
matchLabels:
app: mssql
template:
metadata:
labels:
app: mssql
spec:
securityContext:
fsGroup: 10001
containers:
- name: mssql
command:
- /bin/bash
- -c
- cp /var/opt/config/mssql.conf /var/opt/mssql/mssql.conf && /opt/mssql/bin/sqlservr
image: mcr.microsoft.com/mssql/server:2019-latest
resources:
requests:
memory: 2Gi
cpu: '2'
È possibile eseguire il comando kubectl describe pod mssql-0 per visualizzare il QoS come Burstable, con output simile al frammento di codice seguente.
...
QoS Class: Burstable
Node-Selectors: <none>
Tolerations: node.kubernetes.io/memory-pressure:NoSchedule op=Exists
node.kubernetes.io/not-ready:NoExecute op=Exists for 300s
node.kubernetes.io/unreachable:NoExecute op=Exists for 300s
...
Esempio QoS di massimo sforzo
Per definire un esempio YAML BestEffort, rimuovere le richieste di risorse e i limiti delle risorse. Si otterrà il “best effort” QoS, come definito in Creare un pod a cui viene assegnata una classe QoS di BestEffort. Come prima, il codice seguente mostra solo la differenza dell'esempio Guaranteed, per definire un carico di lavoro best effort. Sono le opzioni meno consigliate per i pod di SQL Server, perché probabilmente sono i primi a essere terminati in caso di contesa di risorse. Anche per scenari di test e controllo di qualità, è consigliabile usare l'opzione con possibilità di burst per SQL Server.
apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
name: mssql
labels:
app: mssql
spec:
serviceName: "mssql"
replicas: 1
selector:
matchLabels:
app: mssql
template:
metadata:
labels:
app: mssql
spec:
securityContext:
fsGroup: 10001
containers:
- name: mssql
command:
- /bin/bash
- -c
- cp /var/opt/config/mssql.conf /var/opt/mssql/mssql.conf && /opt/mssql/bin/sqlservr
image: mcr.microsoft.com/mssql/server:2019-latest
ports:
- containerPort: 1433
È possibile eseguire il comando kubectl describe pod mssql-0 per visualizzare il QoS come BestEffort, con output simile al frammento di codice seguente.
...
QoS Class: BestEffort
Node-Selectors: <none>
Tolerations: node.kubernetes.io/memory-pressure:NoSchedule op=Exists
node.kubernetes.io/not-ready:NoExecute op=Exists for 300s
node.kubernetes.io/unreachable:NoExecute op=Exists for 300s
...
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