CloudNativePG を使用して PostgreSQL を GKE にデプロイする

このガイドでは、CloudNativePG オペレーターを使用して PostgreSQL クラスタを Google Kubernetes Engine（GKE）にデプロイする方法について説明します。

PostgreSQL は、数十年にわたって積極的に開発され、安定したクライアント パフォーマンスを実現するオープンソースのオブジェクト リレーショナル データベースです。レプリケーション、ポイントインタイム リカバリ、セキュリティ機能、拡張性など、幅広い機能を備えています。PostgreSQL は主要なオペレーティング システムと互換性があり、ACID（アトミック性、整合性、独立性、耐久性）標準に完全に準拠しています。

このガイドは、GKE に Postgres クラスタをデプロイすることに関心があるプラットフォーム管理者、クラウド アーキテクト、運用担当者を対象としています。Cloud SQL を使用する代わりに GKE で Postgres を実行すると、経験豊富なデータベース管理者がより柔軟に構成を管理できるようになります。

利点

CloudNativePG は、Apache 2 ライセンスの下で EDB が開発したオープンソースのオペレーターです。これにより、PostgreSQL のデプロイメントに次の機能が追加されます。

• 宣言型および Kubernetes ネイティブの方法による PostgreSQL クラスタの管理と構成
• Volume Snapshots または Cloud Storage を使用したバックアップ管理
• 転送中の暗号化された TLS 接続、独自の認証局を使用する機能、TLS 証明書の自動発行とローテーションのための Certificate Manager とのインテグレーション
• PostgreSQL のマイナー リリースに対するローリング アップデート
• Kubernetes API サーバーを使用して、追加のツールなしで PostgreSQL クラスタのステータス維持と、高可用性のためのフェイルオーバーを実現
• SQL で記述されたユーザー定義指標による組み込みの Prometheus エクスポータ構成

目標

• Postgres 向けに GKE インフラストラクチャを計画して、デプロイする
• Helm を使用して CloudNativePG Postgres オペレーターをデプロイして構成する
• PostgreSQL クラスタをデプロイする
• PostgreSQL の認証とオブザーバビリティを構成する

デプロイ アーキテクチャ

PostgreSQL には、スタンドアロン データベース サーバーからレプリケーションされた高可用性クラスタまで、さまざまなデプロイ オプションがあります。このチュートリアルでは、GKE への高可用性クラスタのデプロイに焦点を当てています。

このデプロイでは、リージョン GKE クラスタ内の複数のアベイラビリティ ゾーンに PostgreSQL クラスタのワークロードが分散され、高可用性と冗長性が確保されます。詳細については、リージョン クラスタをご覧ください。

次の図は、GKE クラスタ内の複数のノードとゾーンで実行されている Postgres クラスタを示しています。

• デフォルトの設定には、1 つのメイン PostgreSQL サーバーと、メインサーバーが故障した場合に引き継ぐ準備ができている 2 つのバックアップ サーバーが含まれています。これにより、データベースの可用性が継続的に確保されます。

• CloudNativePG オペレーター リソースは、GKE クラスタの別の Namespace を使用してリソースの隔離を強化し、PostgreSQL クラスタごとに 1 つのデータベースという推奨されるマイクロサービス アプローチを遵守します。データベースとそれに対応するユーザー（アプリユーザー）は、クラスタを表す Kubernetes カスタム リソースで定義されます。

• ストレージは、データベースについて議論する際に重要な要素となります。ストレージを効率的に実行し、継続的な可用性を確保して、データの整合性を保証する必要があります。このような理由から、SSD ディスクに基づく premium-rwo ストレージ クラスをおすすめします。CloudNativePG オペレーターは、PostgreSQL クラスタの Pod を設定すると、必要に応じて PersistentVolumeClaims を自動的に作成します。

費用

このドキュメントでは、Google Cloud の次の課金対象のコンポーネントを使用します。

• Compute Engine
• GKE
• Google Cloud Managed Service for Prometheus

料金計算ツールを使うと、予想使用量に基づいて費用の見積もりを生成できます。 新しい Google Cloud ユーザーは無料トライアルをご利用いただける場合があります。

このドキュメントに記載されているタスクの完了後、作成したリソースを削除すると、それ以上の請求は発生しません。詳細については、クリーンアップをご覧ください。

始める前に

Cloud Shell には、このチュートリアルに必要なソフトウェア（kubectl、gcloud CLI、Helm、Terraform など）がプリインストールされています。Cloud Shell を使用しない場合は、gcloud CLI をインストールする必要があります。

1. Sign in to your Google Cloud account. If you're new to Google Cloud, create an account to evaluate how our products perform in real-world scenarios. New customers also get $300 in free credits to run, test, and deploy workloads.
2. Install the Google Cloud CLI.

3. To initialize the gcloud CLI, run the following command:

   gcloud init

4. Create or select a Google Cloud project.

   • Create a Google Cloud project:

     gcloud projects create PROJECT_ID

     Replace PROJECT_ID with a name for the Google Cloud project you are creating.

   • Select the Google Cloud project that you created:

     gcloud config set project PROJECT_ID

     Replace PROJECT_ID with your Google Cloud project name.

5. Make sure that billing is enabled for your Google Cloud project.

6. Enable the Compute Engine, IAM, GKE, Resource Manager APIs:

   gcloud services enable compute.googleapis.com iam.googleapis.com container.googleapis.com cloudresourcemanager.googleapis.com

7. Install the Google Cloud CLI.

8. To initialize the gcloud CLI, run the following command:

   gcloud init

9. Create or select a Google Cloud project.

   • Create a Google Cloud project:

     gcloud projects create PROJECT_ID

     Replace PROJECT_ID with a name for the Google Cloud project you are creating.

   • Select the Google Cloud project that you created:

     gcloud config set project PROJECT_ID

     Replace PROJECT_ID with your Google Cloud project name.

10. Make sure that billing is enabled for your Google Cloud project.

11. Enable the Compute Engine, IAM, GKE, Resource Manager APIs:

    gcloud services enable compute.googleapis.com iam.googleapis.com container.googleapis.com cloudresourcemanager.googleapis.com

12. Grant roles to your user account. Run the following command once for each of the following IAM roles: roles/compute.securityAdmin, roles/compute.viewer, roles/container.clusterAdmin, roles/container.admin, roles/iam.serviceAccountAdmin, roles/iam.serviceAccountUser

    gcloud projects add-iam-policy-binding PROJECT_ID --member="user:USER_IDENTIFIER" --role=ROLE

    • Replace PROJECT_ID with your project ID.

    • Replace USER_IDENTIFIER with the identifier for your user account. For example, user:myemail@example.com.

    • Replace ROLE with each individual role.

クリーンアップ

プロジェクトの削除

Delete a Google Cloud project:

gcloud projects delete PROJECT_ID

リソースを個別に削除する

1. 環境変数を設定します。

   export PROJECT_ID=${PROJECT_ID}
   export KUBERNETES_CLUSTER_PREFIX=postgres
   export REGION=us-central1
   

2. terraform destroy コマンドを実行します。

   export GOOGLE_OAUTH_ACCESS_TOKEN=$(gcloud auth print-access-token)
   terraform  -chdir=terraform/FOLDER destroy \
     -var project_id=${PROJECT_ID} \
     -var region=${REGION} \
     -var cluster_prefix=${KUBERNETES_CLUSTER_PREFIX}
   

   FOLDER は、gke-autopilot または gke-standard に置き換えます。

   プロンプトが表示されたら、「yes」と入力します。

3. アタッチされていないすべてのディスクを検索します。

   export disk_list=$(gcloud compute disks list --filter="-users:* AND labels.name=${KUBERNETES_CLUSTER_PREFIX}-cluster" --format "value[separator=|](name,zone)")
   

4. ディスクを削除します。

   for i in $disk_list; do
     disk_name=$(echo $i| cut -d'|' -f1)
     disk_zone=$(echo $i| cut -d'|' -f2|sed 's|.*/||')
     echo "Deleting $disk_name"
     gcloud compute disks delete $disk_name --zone $disk_zone --quiet
   done
   

次のステップ

• Google Cloud に関するリファレンス アーキテクチャ、図、ベスト プラクティスを確認する。Cloud アーキテクチャ センターをご覧ください。