在 AKS 上部署高度可用的 PostgreSQL 数据库

在本文中，你将在 AKS 上部署高度可用的 PostgreSQL 数据库。

• 如果尚未为此部署创建所需的基础结构，请按照创建基础结构以在 AKS 上部署高度可用的 PostgreSQL 数据库中的步骤进行设置，然后可返回到本文。

1. 使用 kubectl create secret 命令为启动应用用户生成一个机密，通过交互式登录来验证 PostgreSQL 部署。

   PG_DATABASE_APPUSER_SECRET=$(echo -n | openssl rand -base64 16)
   
   kubectl create secret generic db-user-pass \
       --from-literal=username=app \
       --from-literal=password="${PG_DATABASE_APPUSER_SECRET}" \
       --namespace $PG_NAMESPACE \
       --context $AKS_PRIMARY_CLUSTER_NAME
   

2. 使用 kubectl get 命令验证是否已成功创建机密。

   kubectl get secret db-user-pass --namespace $PG_NAMESPACE --context $AKS_PRIMARY_CLUSTER_NAME
   

• 部署 ConfigMap，使用以下 kubectl apply 命令为 PostgreSQL 群集设置环境变量：

  cat <<EOF | kubectl apply --context $AKS_PRIMARY_CLUSTER_NAME -n $PG_NAMESPACE -f -
  apiVersion: v1
  kind: ConfigMap
  metadata:
      name: cnpg-controller-manager-config
  data:
      ENABLE_AZURE_PVC_UPDATES: 'true'
  EOF
  

Prometheus 使用 CNPG GitHub 示例存储库中存储的一组默认记录规则为 CNPG 实例创建 PodMonitor。 在生产环境中，将根据需要修改这些规则。

1. 使用 helm repo add 命令添加 Prometheus 社区 Helm 存储库。

   helm repo add prometheus-community \
       https://prometheus-community.github.io/helm-charts
   

2. 升级 Prometheus 社区 Helm 存储库，并使用带有 helm upgrade 标志的 --install 命令在主群集上安装它。

   helm upgrade --install \
       --namespace $PG_NAMESPACE \
       -f https://raw.githubusercontent.com/cloudnative-pg/cloudnative-pg/main/docs/src/samples/monitoring/kube-stack-config.yaml \
       prometheus-community \
       prometheus-community/kube-prometheus-stack \
       --kube-context=$AKS_PRIMARY_CLUSTER_NAME
   

在本部分，你将创建 PostgreSQL 备份的联合标识凭据，以允许 CNPG 使用 AKS 工作负载标识向存储帐户目标进行身份验证来进行备份。 CNPG 运算符会创建一个与 CNPG 群集部署清单中使用的群集同名的 Kubernetes 服务帐户。

1. 使用 az aks show 命令获取群集 OIDC 颁发者 URL。

   export AKS_PRIMARY_CLUSTER_OIDC_ISSUER="$(az aks show \
       --name $AKS_PRIMARY_CLUSTER_NAME \
       --resource-group $RESOURCE_GROUP_NAME \
       --query "oidcIssuerProfile.issuerUrl" \
       --output tsv)"
   

2. 使用 az identity federated-credential create 命令创建联合标识凭据。

   az identity federated-credential create \
       --name $AKS_PRIMARY_CLUSTER_FED_CREDENTIAL_NAME \
       --identity-name $AKS_UAMI_CLUSTER_IDENTITY_NAME \
       --resource-group $RESOURCE_GROUP_NAME \
       --issuer "${AKS_PRIMARY_CLUSTER_OIDC_ISSUER}" \
       --subject system:serviceaccount:"${PG_NAMESPACE}":"${PG_PRIMARY_CLUSTER_NAME}" \
       --audience api://AzureADTokenExchange
   

在本部分，你将使用 CNPG 群集自定义资源定义 (CRD) 部署高度可用的 PostgreSQL 群集。

下表概述了在群集 CRD 的 YAML 部署清单中设置的关键属性：

PostgreSQL 性能在很大程度上取决于群集的基础资源。 下表提供了有关如何计算高性能的关键参数的一些建议：

1. 使用 kubectl apply 命令通过群集 CRD 部署 PostgreSQL 群集。

   cat <<EOF | kubectl apply --context $AKS_PRIMARY_CLUSTER_NAME -n $PG_NAMESPACE -v 9 -f -
   apiVersion: postgresql.cnpg.io/v1
   kind: Cluster
   metadata:
     name: $PG_PRIMARY_CLUSTER_NAME
   spec:
     inheritedMetadata:
       annotations:
         service.beta.kubernetes.io/azure-dns-label-name: $AKS_PRIMARY_CLUSTER_PG_DNSPREFIX
       labels:
         azure.workload.identity/use: "true"
   
     instances: 3
     startDelay: 30
     stopDelay: 30
     minSyncReplicas: 1
     maxSyncReplicas: 1
     replicationSlots:
       highAvailability:
         enabled: true
       updateInterval: 30
   
     topologySpreadConstraints:
     - maxSkew: 1
       topologyKey: topology.kubernetes.io/zone
       whenUnsatisfiable: DoNotSchedule
       labelSelector:
         matchLabels:
           cnpg.io/cluster: $PG_PRIMARY_CLUSTER_NAME
   
     affinity:
       nodeSelector:
         workload: postgres
   
     resources:
       requests:
         memory: '8Gi'
         cpu: 2
       limits:
         memory: '8Gi'
         cpu: 2
   
     bootstrap:
       initdb:
         database: appdb
         owner: app
         secret:
           name: db-user-pass
         dataChecksums: true
   
     storage:
       size: 32Gi
       pvcTemplate:
         accessModes:
           - ReadWriteOnce
         resources:
           requests:
             storage: 32Gi
         storageClassName: $POSTGRES_STORAGE_CLASS
   
     walStorage:
       size: 32Gi
       pvcTemplate:
         accessModes:
           - ReadWriteOnce
         resources:
           requests:
             storage: 32Gi
         storageClassName: $POSTGRES_STORAGE_CLASS
   
     monitoring:
       enablePodMonitor: true
   
     postgresql:
       parameters:
         wal_compression: lz4
         max_wal_size: 6GB
         checkpoint_timeout: 15min
         checkpoint_flush_after: 2MB
         wal_writer_flush_after: 2MB
         min_wal_size: 4GB
         shared_buffers: 4GB
         effective_cache_size: 12GB
         work_mem: 62MB
         maintenance_work_mem: 1GB
         autovacuum_vacuum_cost_limit: "2400"
         random_page_cost: "1.1"
         effective_io_concurrency: "64"
         maintenance_io_concurrency: "64"
       pg_hba:
         - host all all all scram-sha-256
   
     serviceAccountTemplate:
       metadata:
         annotations:
           azure.workload.identity/client-id: "$AKS_UAMI_WORKLOAD_CLIENTID"
         labels:
           azure.workload.identity/use: "true"
   
     backup:
       barmanObjectStore:
         destinationPath: "https://${PG_PRIMARY_STORAGE_ACCOUNT_NAME}.blob.core.chinacloudapi.cn/backups"
         azureCredentials:
           inheritFromAzureAD: true
       retentionPolicy: '7d'
   EOF
   

2. 使用 kubectl get 命令验证是否已成功创建主要 PostgreSQL 群集。 CNPG 群集 CRD 指定了三个实例，可以在启动并加入每个实例进行复制后查看正在运行的 Pod 来验证。 请耐心等待，因为所有三个实例需要一些时间才能联机并加入群集。

   kubectl get pods --context $AKS_PRIMARY_CLUSTER_NAME --namespace $PG_NAMESPACE -l cnpg.io/cluster=$PG_PRIMARY_CLUSTER_NAME
   

   示例输出

   NAME                         READY   STATUS    RESTARTS   AGE
   pg-primary-cnpg-r8c7unrw-1   1/1     Running   0          4m25s
   pg-primary-cnpg-r8c7unrw-2   1/1     Running   0          3m33s
   pg-primary-cnpg-r8c7unrw-3   1/1     Running   0          2m49s
   

CNPG 运算符使用在 Prometheus 社区安装期间创建的记录规则自动为主实例创建 PodMonitor。

1. 使用 kubectl get 命令验证 PodMonitor 是否正在运行。

   kubectl --namespace $PG_NAMESPACE \
       --context $AKS_PRIMARY_CLUSTER_NAME \
       get podmonitors.monitoring.coreos.com \
       $PG_PRIMARY_CLUSTER_NAME \
       --output yaml
   

   示例输出

    kind: PodMonitor
    metadata:
     annotations:
       cnpg.io/operatorVersion: 1.23.1
   ...
   

如果使用适用于托管 Prometheus 的 Azure Monitor，需要使用自定义组名再添加一个 Pod 监视器。 托管 Prometheus 不会从 Prometheus 社区获取自定义资源定义 (CRD)。 除了组名外，CRD 是相同的。 这使得托管 Prometheus 的 Pod 监视器能够与使用社区 Pod 监视器的项并排存在。 如果没有使用托管 Prometheus，可跳过此操作。 创建新的 Pod 监视器：

cat <<EOF | kubectl apply --context $AKS_PRIMARY_CLUSTER_NAME --namespace $PG_NAMESPACE -f -
apiVersion: azmonitoring.coreos.com/v1
kind: PodMonitor
metadata:
  name: cnpg-cluster-metrics-managed-prometheus
  namespace: ${PG_NAMESPACE}
  labels:
    azure.workload.identity/use: "true"
    cnpg.io/cluster: ${PG_PRIMARY_CLUSTER_NAME}
spec:
  selector:
    matchLabels:
      azure.workload.identity/use: "true"
      cnpg.io/cluster: ${PG_PRIMARY_CLUSTER_NAME}
  podMetricsEndpoints:
    - port: metrics
EOF

验证是否已创建 Pod 监视器（请注意组名的差异）。

kubectl --namespace $PG_NAMESPACE \
    --context $AKS_PRIMARY_CLUSTER_NAME \
    get podmonitors.azmonitoring.coreos.com \
    -l cnpg.io/cluster=$PG_PRIMARY_CLUSTER_NAME \
    -o yaml

部署 Postgres 群集和 Pod 监视器后，可以在 Azure Monitor 工作区中使用 Azure 门户查看指标。

或者，部署 Postgres 群集和 Pod 监视器后，可以在部署脚本创建的托管 Grafana 实例上创建指标仪表板，可视化导出到 Azure Monitor 工作区的指标。 可以通过 Azure 门户访问托管 Grafana。 导航到部署脚本创建的托管 Grafana 实例，然后单击“终结点”链接，如下所示：

单击“终结点”链接会打开新的浏览器窗口，可在这里创建关于托管 Grafana 实例的仪表板。 按照说明配置 Azure Monitor 数据源，然后就可添加可视化效果，创建 Postgres 群集指标仪表板。 设置数据源连接后，在主菜单中单击“数据源”选项，你应该会看到一组用于数据源连接的数据源选项，如下所示：

在“托管 Prometheus”选项上，单击生成仪表板的选项以打开仪表板编辑器。 编辑器窗口打开后，单击“添加可视化效果”选项，然后单击“托管 Prometheus”选项，浏览来自 Postgres 群集的指标。 选择要可视化的指标后，单击“运行查询”按钮来提取数据进行可视化，如下所示：

单击“保存”按钮，将面板添加到仪表板。 可以单击仪表板编辑器中的“添加”按钮来添加其他面板，并重复此过程来可视化其他指标。 添加指标可视化效果后，应会显示如下所示的内容：

单击“保存”图标以保存仪表板。

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