在云原生的世界里，Kubernetes（简称 K8s）作为容器编排的事实标准，让应用的部署和管理变得前所未有的简单。而对于许多应用程序而言，数据库是不可或缺的一部分。MySQL 作为全球最受欢迎的关系型数据库之一，其在 Kubernetes 环境下的部署与运维能力自然也成为了开发者的重点关注对象。那么，如何才能将 MySQL 在 K8s 上部署得既稳定又高效呢？今天我们就来聊聊这个话题。

为什么要使用 Kubernetes 部署 MySQL？

Kubernetes 的强大之处在于它不仅能够帮助我们自动化部署、扩展和管理容器化应用，还能为这些应用提供一个统一的运行环境，无论是在本地还是云端。对于像 MySQL 这样的数据库系统来说，Kubernetes 可以带来以下几个显著优势：

1. 高可用性：利用 K8s 的自动故障转移特性，可以轻松实现数据库集群的高可用架构。
2. 水平扩展：通过简单地增加或减少 Pod 数量，可以根据需求动态调整数据库的处理能力。
3. 资源隔离：每个数据库实例运行在独立的容器中，确保了良好的资源隔离性。
4. 易于迁移和备份：由于一切都在容器中运行，数据库的迁移和备份工作变得更加便捷。

准备工作

在开始之前，请确保已经具备以下条件：

• 已安装并配置好 Kubernetes 集群。
• 安装了 kubectl 命令行工具，并能成功与你的集群通信。
• 对于持久存储的需求，集群中已经配置了相应的存储类（StorageClass）。

部署方案概述

方案一：单实例部署

对于测试环境或者小型应用，直接在一个 Pod 中运行 MySQL 实例可能是最简单的选择。这种方式下，通常会配合使用 PersistentVolume 来存储数据，以保证数据的持久性。

方案二：主从复制部署

当对数据一致性和可用性有更高要求时，可以考虑采用主从复制模式。在这种模式下，有一个主节点负责写操作，而从节点则用于读取。这样不仅提高了读性能，还能在主节点发生故障时快速切换到从节点。

方案三：多主集群部署

对于需要在多个节点间共享写权限的场景，则可以考虑使用 Galera Cluster 或者 MariaDB 的 Multi-Master Replication 等技术实现多主集群部署。这种方式下，任何一个节点都可以接受写请求，同时数据会自动同步到其他节点。

showcase：单实例部署

为了让大家更好地理解如何在 Kubernetes 上部署 MySQL，下面我们将以单实例部署为例进行详细介绍。

步骤 1：创建 Deployment

首先，我们需要定义一个 Deployment 文件来描述 MySQL 实例。这里使用的是官方提供的基本镜像，当然也可以根据实际需求选择特定版本或定制化的镜像。

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: mysql-deployment
spec:
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      app: mysql
  template:
    metadata:
      labels:
        app: mysql
    spec:
      containers:
      - name: mysql
        image: mysql:5.7
        ports:
        - containerPort: 3306
        env:
        - name: MYSQL_ROOT_PASSWORD
          value: "rootpassword"

上面的 YAML 文件定义了一个包含单个副本的 Deployment，它使用 mysql:5.7 镜像，并且暴露了 MySQL 默认使用的端口 3306。此外，还设置了根用户的密码为 rootpassword。

步骤 2：配置 Service

接着，我们需要定义一个 Service 来暴露 MySQL Pod 的网络访问地址。

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: mysql-service
spec:
  selector:
    app: mysql
  ports:
    - protocol: TCP
      port: 3306
      targetPort: 3306
  type: ClusterIP

该 Service 将流量路由至带有标签 app: mysql 的 Pods。由于类型设置为 ClusterIP，这意味着该服务只在集群内部可访问。

步骤 3：设置 Persistent Volume 和 Persistent Volume Claim

为了确保数据的持久性，我们还需要定义一个 PersistentVolume (PV) 和 PersistentVolumeClaim (PVC)。

apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: mysql-pv
spec:
  capacity:
    storage: 10Gi
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  hostPath:
    path: "/mnt/data"
---
apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: mysql-pvc
spec:
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  resources:
    requests:
      storage: 10Gi

这里定义了一个大小为 10GB 的 PV，并且指定了访问模式为 ReadWriteOnce（表示只能由单个节点以读写方式挂载）。然后，我们创建了一个 PVC，它将会自动绑定到合适的 PV 上。

步骤 4：更新 Deployment 使用 PVC

最后一步，我们需要修改 Deployment 文件，使其使用刚才创建的 PVC 存储 MySQL 数据。

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: mysql-deployment
spec:
  template:
    spec:
      volumes:
        - name: mysql-volume
          persistentVolumeClaim:
            claimName: mysql-pvc
      containers:
      - name: mysql
        volumeMounts:
        - mountPath: /var/lib/mysql
          name: mysql-volume

在这段代码中，我们添加了一个名为 mysql-volume 的卷，并将其挂载到容器内的 /var/lib/mysql 路径下。这样就可以确保所有数据都被保存到持久存储中，而不是临时文件系统。

步骤 5：应用配置

现在，我们可以使用 kubectl apply -f <filename>.yaml 命令来创建上述所有的资源对象了。例如：

kubectl apply -f deployment.yaml
kubectl apply -f service.yaml
kubectl apply -f pv-pvc.yaml

步骤 6：验证结果

一旦所有资源都创建完成，可以通过以下命令检查 Pod 和 Service 是否正常运行：

kubectl get pods
kubectl get services

如果一切顺利的话，你应该能看到类似于这样的输出：

NAME                              READY   STATUS    RESTARTS   AGE
pod/mysql-deployment-7ddcb955c5-n45jw   1/1     Running   0          1m

NAME                 TYPE        CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP   PORT(S)    AGE
service/kubernetes   ClusterIP   10.96.0.1       <none>        443/TCP    4d2h
service/mysql-service   ClusterIP   10.100.224.145   <none>        3306/TCP   1m

此时，我们的 MySQL 实例就已经成功部署到了 Kubernetes 集群中，并且通过 Service 暴露了出来。

实际生产环境中可能还会涉及到更多复杂的配置和优化工作，比如调整资源限制、设置安全性策略等。如有必要，还需做深入拓展学习。