Esegui il deployment di Redis in GKE utilizzando Spotahome

Configura l'ambiente

In questo tutorial utilizzerai Cloud Shell per gestire le risorse ospitate su Google Cloud. Cloud Shell include il software necessario per questo tutorial, tra cui kubectl, gcloud CLI, Helm e Terraform.

Per configurare l'ambiente con Cloud Shell:

1. Avvia una sessione Cloud Shell dalla console Google Cloud facendo clic su Attiva Cloud Shell nella console Google Cloud. Viene avviata una sessione nel riquadro inferiore della console Google Cloud.

2. Imposta le variabili di ambiente:

   export PROJECT_ID=PROJECT_ID
   export KUBERNETES_CLUSTER_PREFIX=redis
   export REGION=us-central1
   

   Sostituisci PROJECT_ID con il tuo ID progetto Google Cloud.

3. Clona il repository GitHub:

   git clone https://github.com/GoogleCloudPlatform/kubernetes-engine-samples
   

4. Passa alla directory di lavoro:

   cd kubernetes-engine-samples/databases/redis-spotahome
   

Crea l'infrastruttura del cluster

In questa sezione esegui uno script Terraform per creare un cluster GKE regionale privato e ad alta disponibilità. I passaggi che seguono consentono l'accesso pubblico al piano di controllo.

Puoi installare l'operatore utilizzando un cluster standard o Autopilot.

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

...
Apply complete! Resources: 14 added, 0 changed, 0 destroyed.
...

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

...
Apply complete! Resources: 12 added, 0 changed, 0 destroyed.
...

Connettiti al cluster

Utilizzando Cloud Shell, configura kubectl in modo che comunichi con il cluster:

gcloud container clusters get-credentials ${KUBERNETES_CLUSTER_PREFIX}-cluster --region ${REGION}

Esegui il deployment dell'operatore Spotahome nel cluster

In questa sezione, esegui il deployment dell'operatore Spotahome nel tuo cluster Kubernetes utilizzando un grafico Helm e poi esegui il deployment di un cluster Redis.

1. Aggiungi il repository del grafico Helm dell'operatore Redis di Spotahome:

   helm repo add redis-operator https://spotahome.github.io/redis-operator
   

2. Aggiungi uno spazio dei nomi per l'operatore Spotahome e il cluster Redis:

   kubectl create ns redis
   

3. Esegui il deployment dell'operatore Spotahome utilizzando lo strumento a riga di comando Helm:

   helm install redis-operator redis-operator/redis-operator --version 3.2.9 -n redis
   

4. Controlla lo stato del deployment dell'operatore Spotahome utilizzando Helm:

   helm ls -n redis
   

   L'output è simile al seguente:

   NAME             NAMESPACE    REVISION    UPDATED                                STATUS      CHART                   APP VERSION
   redis-operator    redis      1           2023-09-12 13:21:48.179503 +0200 CEST    deployed    redis-operator-3.2.9    1.2.4
   

Esegui il deployment di Redis

La configurazione di base per l'istanza del cluster Redis include i seguenti componenti:

• Tre repliche dei nodi Redis: un leader e due repliche di lettura.
• Tre repliche di nodi Sentinel, che formano un quorum.
• L'allocazione di risorse CPU di una richiesta CPU e due limiti CPU, con richieste e limiti di memoria di 4 GB per Redis e 100 m/500 m di CPU e 500 MB per Sentinel.
• Tolleranza, nodeAffinities e topologySpreadConstraints configurati per ogni carico di lavoro, garantendo una distribuzione adeguata sui nodi Kubernetes, utilizzando i rispettivi node pool e diverse zone di disponibilità.

Questa configurazione rappresenta la configurazione minima richiesta per creare un cluster Redis pronto per la produzione.

Creare un cluster Redis di base

1. Crea un secret con le credenziali utente:

   export PASSWORD=$(openssl rand -base64 12)
   kubectl create secret generic my-user -n redis \
       --from-literal=password="$PASSWORD"
   

   L'operatore non dispone di una funzionalità per generare le credenziali e la password del database deve essere pregenerata.

2. Crea un nuovo cluster Redis utilizzando la configurazione di base:

   kubectl apply -n redis -f manifests/01-basic-cluster/my-cluster.yaml
   

   Questo comando crea una risorsa personalizzata RedisFailover dell'operatore Spotahome che specifica richieste e limiti di CPU e memoria, nonché contaminazioni e affinità per distribuire le repliche del pod di cui è stato eseguito il provisioning sui nodi Kubernetes.

3. Attendi qualche minuto mentre Kubernetes avvia i carichi di lavoro richiesti:

   kubectl wait pods -l redisfailovers.databases.spotahome.com/name=my-cluster --for condition=Ready --timeout=300s -n redis
   

4. Verifica che i carichi di lavoro Redis siano stati creati:

   kubectl get pod,svc,statefulset,deploy,pdb -n redis
   

   L'output è simile al seguente:

   NAME                                READY   STATUS  RESTARTS   AGE
   pod/redis-operator-5dc65cb7cc-krlcs   1/1   Running   0         49m
   pod/rfr-my-cluster-0                2/2     Running   0         60s
   pod/rfr-my-cluster-1                2/2     Running   0         60s
   pod/rfr-my-cluster-2                2/2     Running   0         60s
   pod/rfs-my-cluster-8475dfd96c-h5zvw   1/1   Running   0         60s
   pod/rfs-my-cluster-8475dfd96c-rmh6f   1/1   Running   0         60s
   pod/rfs-my-cluster-8475dfd96c-shzxh   1/1   Running   0         60s
   
   NAME                    TYPE        CLUSTER-IP  EXTERNAL-IP   PORT(S)   AGE
   service/redis-my-cluster ClusterIP   10.52.14.87   <none>       6389/TCP    55s
   service/redis-operator   ClusterIP   10.52.13.217   <none>      9710/TCP    49m
   service/rfr-my-cluster   ClusterIP   None           <none>      9121/TCP    61s
   service/rfs-my-cluster   ClusterIP   10.52.15.197   <none>      26379/TCP   61s
   
   NAME                            READY   AGE
   statefulset.apps/rfr-my-cluster   3/3   61s
   
   NAME                            READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
   deployment.apps/redis-operator   1/1    1           1           50m
   deployment.apps/rfs-my-cluster   3/3    3           3           62s
   
   NAME                                        MIN AVAILABLE   MAX UNAVAILABLE   ALLOWED DISRUPTIONS   AGE
   poddisruptionbudget.policy/rfr-my-cluster   2               N/A             1                   64s
   poddisruptionbudget.policy/rfs-my-cluster   2               N/A             1                   63s
   

L'operatore crea le seguenti risorse:

• Un deployment di StatefulSet e Sentinel di Redis
• Tre repliche di pod per Redis
• Tre repliche del pod per Sentinel
• Due PodDisruptionBudgets, per garantire almeno due repliche disponibili per la coerenza del cluster
• Il servizio rfr-my-cluster, che espone le metriche Redis
• Il servizio redis-my-cluster, che ha come target il nodo leader del cluster Redis
• Il servizio rfs-my-cluster, che consente ai client di connettersi al cluster tramite i Sentinel. Il supporto di Sentinel è obbligatorio per le librerie client.

Condividere le credenziali Redis

Puoi condividere le credenziali Redis con i client che utilizzano il metodo di autenticazione legacy dell'operatore Spotahome

Devi utilizzare una password del database utilizzando l'impostazione requirepass. Questa password viene poi utilizzata da tutti i client. Per gestire altri utenti, utilizza i comandi Redis CLI.

apiVersion: databases.spotahome.com/v1
kind: RedisFailover
metadata:
  name: my-cluster
spec:
  ...
  auth:
    secretPath: my-user

La condivisione delle credenziali Redis con i client che utilizzano questo metodo presenta i seguenti limiti:

• Spotahome non fornisce risorse personalizzate per la gestione degli utenti. Puoi memorizzare le credenziali in Secrets e farvi riferimento nelle specifiche auth.
• Non esiste un metodo per proteggere le connessioni con la crittografia TLS utilizzando la risorsa personalizzata.
• L'aggiornamento in tempo reale delle credenziali è non supportato.

Connetti a Redis

Puoi eseguire il deployment di un client Redis e autenticarti utilizzando una password archiviata in un secret Kubernetes.

1. Esegui il pod client per interagire con il cluster Redis:

   kubectl apply -n redis -f manifests/02-auth/client-pod.yaml
   

   La variabile di ambiente PASS recupera il secret my-user dalla cassetta di sicurezza.

2. Attendi che il pod sia pronto, quindi connettiti:

   kubectl wait pod redis-client --for=condition=Ready --timeout=300s -n redis
   kubectl exec -it redis-client -n redis -- /bin/bash
   

3. Verifica che la connessione funzioni:

   redis-cli -h redis-my-cluster -a $PASS --no-auth-warning SET my-key "testvalue"
   

   L'output è simile al seguente:

   OK
   

4. Ottieni il valore my-key:

   redis-cli -h redis-my-cluster -a $PASS --no-auth-warning GET my-key
   

   L'output è simile al seguente:

   "testvalue"
   

5. Esci dalla shell del pod

   exit
   

Scopri come Prometheus raccoglie le metriche per il tuo cluster Redis

Il seguente diagramma mostra come funziona la raccolta delle metriche Prometheus:

Nel diagramma, un cluster privato GKE contiene:

• Un pod Redis che raccoglie le metriche sul percorso / e sulla porta 9121
• Raccoglitori basati su Prometheus che elaborano le metriche del pod Redis
• Una risorsa PodMonitoring che invia le metriche a Cloud Monitoring

Google Cloud Managed Service per Prometheus supporta la raccolta delle metriche nel formato Prometheus. Cloud Monitoring utilizza una dashboard integrata per le metriche Redis.

L'operatore Spotahome espone le metriche del cluster in formato Prometheus utilizzando redis_exporter come sidecar.

1. Crea la risorsa PodMonitoring per eseguire lo scraping delle metriche in base a labelSelector:

   kubectl apply -n redis -f manifests/03-prometheus-metrics/pod-monitoring.yaml
   

2. Nella console Google Cloud, vai alla pagina Dashboard dei cluster GKE.

   Vai alla dashboard dei cluster GKE

   La dashboard mostra il tasso di importazione delle metriche diverse da zero.

3. Nella console Google Cloud, vai alla pagina Dashboard.

   Accedi a Dashboard

4. Apri la dashboard Panoramica di Redis Prometheus. La dashboard mostra la quantità di connessioni e chiavi. Potrebbero essere necessari diversi minuti per il provisioning automatico della dashboard.

5. Connettiti al pod client e prepara le variabili:

   kubectl exec -it redis-client -n redis -- /bin/bash
   

6. Utilizza lo strumento redis-cli per creare nuove chiavi:

   for i in {1..50}; do \
     redis-cli -h redis-my-cluster -a $PASS \
     --no-auth-warning SET mykey-$i "myvalue-$i"; \
   done
   

7. Aggiorna la pagina e osserva che i grafici Comandi al secondo e Chiavi sono stati aggiornati per mostrare lo stato effettivo del database.

8. Esci dalla shell del pod

   exit