Kubernetes 上的 TiDB 工具指南

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2023-12-01

Kubernetes 上的 TiDB 运维管理需要使用一些开源工具。同时，在 Kubernetes 上使用 TiDB 生态工具时，也有特殊的操作要求。本文档详细描述 Kubernetes 上的 TiDB 相关的工具及其使用方法。

在 Kubernetes 上使用 PD Control

PD Control 是 PD 的命令行工具，在使用 PD Control 操作 Kubernetes 上的 TiDB 集群时，需要先使用 kubectl port-forward 打开本地到 PD 服务的连接：

kubectl port-forward -n ${namespace} svc/${cluster_name}-pd 2379:2379 &>/tmp/portforward-pd.log &

执行上述命令后，就可以通过 127.0.0.1:2379 访问到 PD 服务，从而直接使用 pd-ctl 命令的默认参数执行操作，如：

pd-ctl -d config show

假如你本地的 2379 被占据，则需要选择其它端口：

kubectl port-forward -n ${namespace} svc/${cluster_name}-pd ${local_port}:2379 &>/tmp/portforward-pd.log &

此时，需要为 pd-ctl 命令显式指定 PD 端口：

pd-ctl -u 127.0.0.1:${local_port} -d config show

在 Kubernetes 上使用 TiKV Control

TiKV Control 是 TiKV 的命令行工具。在使用 TiKV Control 操作 Kubernetes 上的 TiDB 集群时，针对 TiKV Control 的不同操作模式，有不同的操作步骤。

远程模式：此模式下 tikv-ctl 命令需要通过网络访问 TiKV 服务或 PD 服务，因此需要先使用 kubectl port-forward 打开本地到 PD 服务以及目标 TiKV 节点的连接：
```
kubectl port-forward -n ${namespace} svc/${cluster_name}-pd 2379:2379 &>/tmp/portforward-pd.log &
```
```
kubectl port-forward -n ${namespace} ${pod_name} 20160:20160 &>/tmp/portforward-tikv.log &
```
打开连接后，即可通过本地的对应端口访问 PD 服务和 TiKV 节点：
```
$ tikv-ctl --host 127.0.0.1:20160 ${subcommands}
```
```
tikv-ctl --pd 127.0.0.1:2379 compact-cluster
```
本地模式：本地模式需要访问 TiKV 的数据文件，并且需要停止正在运行的 TiKV 实例。需要先使用诊断模式关闭 TiKV 实例自动重启，关闭 TiKV 进程，再使用 tkctl debug 命令在目标 TiKV Pod 中启动一个包含 tikv-ctl 可执行文件的新容器来执行操作，步骤如下：
1. 进入诊断模式：
```
kubectl annotate pod ${pod_name} -n ${namespace} runmode=debug
```
2. 关闭 TiKV 进程：
```
kubectl exec ${pod_name} -n ${namespace} -c tikv -- kill -s TERM 1
```
3. 启动 debug 容器：
```
tkctl debug ${pod_name} -c tikv
```
4. 开始使用 tikv-ctl 的本地模式，需要注意的是 tikv 容器的根文件系统在 /proc/1/root 下，因此执行命令时也需要调整数据目录的路径：
```
tikv-ctl --db /path/to/tikv/db size -r 2
```
  Kubernetes 上 TiKV 实例在 debug 容器中的的默认 db 路径是 /proc/1/root/var/lib/tikv/db size -r 2

在 Kubernetes 上使用 TiDB Control

TiDB Control 是 TiDB 的命令行工具，使用 TiDB Control 时，需要从本地访问 TiDB 节点和 PD 服务，因此建议使用 kubectl port-forward 打开到集群中 TiDB 节点和 PD 服务的连接：

kubectl port-forward -n ${namespace} svc/${cluster_name}-pd 2379:2379 &>/tmp/portforward-pd.log &

kubectl port-forward -n ${namespace} ${pod_name} 10080:10080 &>/tmp/portforward-tidb.log &

接下来便可开始使用 tidb-ctl 命令：

tidb-ctl schema in mysql

使用 Helm

Helm 是一个 Kubernetes 的包管理工具，确保安装的 Helm 版本为 >= 2.11.0 && < 3.0.0 && != 2.16.4。安装步骤如下：

安装 Helm 客户端

参考官方文档安装 Helm 客户端。

如果服务器没有外网，需要先将 Helm 客户端在有外网的机器上下载下来，然后再拷贝到服务器上，这里以安装 Helm 客户端 2.16.7 为例：

wget https://get.helm.sh/helm-v2.16.7-linux-amd64.tar.gz
tar zxvf helm-v2.16.7-linux-amd64.tar.gz

解压之后，有以下文件：

linux-amd64/
linux-amd64/README.md
linux-amd64/tiller
linux-amd64/helm
linux-amd64/LICENSE

请自行将 linux-amd64/helm 文件拷贝到服务器上，并将其放到 /usr/local/bin/ 目录下即可。

然后执行 helm verison -c，如果正常输出则表示 Helm 客户端安装成功：

helm version -c

Client: &version.Version{SemVer:"v2.16.7", GitCommit:"5f2584fd3d35552c4af26036f0c464191287986b", GitTreeState:"clean"}

安装 Helm 服务端

安装 RBAC

如果 Kubernetes 集群没有启用 RBAC，请跳过此小节，直接安装 Tiller 即可。

Helm 服务端是一个名字叫 tiller 的服务, 请首先安装 tiller 所需的 RBAC 规则：

kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/pingcap/tidb-operator/v1.1.6/manifests/tiller-rbac.yaml

如果服务器没有外网，需要先用有外网的机器下载 tiller-rbac.yaml 文件：

wget https://raw.githubusercontent.com/pingcap/tidb-operator/v1.1.6/manifests/tiller-rbac.yaml

将 tiller-rbac.yaml 文件拷贝到服务器上并安装 RBAC：

kubectl apply -f tiller-rbac.yaml

安装 Tiller

Helm 服务端是一个名字叫 tiller 的服务，是作为一个 Pod 运行在 Kubernetes 集群里的。使用下面的命令安装 tiller：

helm init --service-account=tiller --upgrade

tiller 这个Pod 使用的镜像是 gcr.io/kubernetes-helm/tiller:v2.16.7，如果服务器无法访问 gcr.io，你可以尝试 mirror 仓库：

helm init --service-account=tiller --upgrade --tiller-image registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/tiller:$(helm version --client --short | grep -Eo 'v[0-9]\.[0-9]+\.[0-9]+')

如果服务器没有外网，需要先将 tiller 所使用的 Docker 镜像在有外网的机器下载下来：

docker pull gcr.io/kubernetes-helm/tiller:v2.16.7
docker save -o tiller-v2.16.7.tar gcr.io/kubernetes-helm/tiller:v2.16.7

将 tiller-v2.16.7.tar 文件拷贝到服务器上，执行 docker load 命令将其 load 到服务器上：

docker load -i tiller-v2.16.7.tar

最后通过下面命令安装 tiller 并确认 tiller Pod 进入 Running 状态：

helm init --service-account=tiller --skip-refresh
kubectl get po -n kube-system -l name=tiller

配置 Helm repo

Kubernetes 应用在 Helm 中被打包为 chart。PingCAP 针对 Kubernetes 上的 TiDB 部署运维提供了多个 Helm chart：

tidb-operator：用于部署 TiDB Operator；
tidb-cluster：用于部署 TiDB 集群；
tidb-backup：用于 TiDB 集群备份恢复；
tidb-lightning：用于 TiDB 集群导入数据；
tidb-drainer：用于部署 TiDB Drainer；
tikv-importer：用于部署 TiKV Importer；

这些 chart 都托管在 PingCAP 维护的 helm chart 仓库 https://charts.pingcap.org/ 中，你可以通过下面的命令添加该仓库：

helm repo add pingcap https://charts.pingcap.org/

添加完成后，可以使用 helm search 搜索 PingCAP 提供的 chart：

如果 Helm 版本 < 2.16.0:
```
helm search pingcap -l
```

如果 Helm 版本 >= 2.16.0:

helm search pingcap -l --devel

NAME                    CHART VERSION   APP VERSION DESCRIPTION
pingcap/tidb-backup     v1.0.0                      A Helm chart for TiDB Backup or Restore
pingcap/tidb-cluster    v1.0.0                      A Helm chart for TiDB Cluster
pingcap/tidb-operator   v1.0.0                      tidb-operator Helm chart for Kubernetes
...

当新版本的 chart 发布后，你可以使用 helm repo update 命令更新本地对于仓库的缓存：

helm repo update

Helm 常用操作

Helm 的常用操作有部署（helm install）、升级（helm upgrade)、销毁（helm del)、查询（helm ls）。Helm chart 往往都有很多可配置参数，通过命令行进行配置比较繁琐，因此推荐使用 YAML 文件的形式来编写这些配置项。基于 Helm 社区约定俗称的命名方式，在文档中将用于配置 chart 的 YAML 文件称为 values.yaml 文件。

执行部署、升级、销毁等操作前，可以使用 helm ls 查看集群中已部署的应用：

helm ls

在执行部署和升级操作时，必须指定使用的 chart 名字（chart-name）和部署后的应用名（release-name），还可以指定一个或多个 values.yaml 文件来配置 chart。此外，假如对 chart 有特定的版本需求，则需要通过 --version 参数指定 chart-version (默认为最新的 GA 版本）。命令形式如下：

执行安装：

helm install ${chart_name} --name=${release_name} --namespace=${namespace} --version=${chart_version} -f ${values_file}

执行升级（升级可以是修改 chart-version 升级到新版本的 chart，也可以是修改 values.yaml 文件更新应用配置）：
```
helm upgrade ${release_name} ${chart_name} --version=${chart_version} -f ${values_file}
```

最后，假如要删除 helm 部署的应用，可以执行：

helm del --purge ${release_name}

更多 helm 的相关文档，请参考 Helm 官方文档。

离线情况下使用 Helm chart

如果服务器上没有外网，就无法通过配置 Helm repo 来安装 TiDB Operator 组件以及其他应用。这时，需要在有外网的机器上下载集群安装需用到的 chart 文件，再拷贝到服务器上。

通过以下命令，下载集群安装时需要的 chart 文件：

wget http://charts.pingcap.org/tidb-operator-v1.1.6.tgz
wget http://charts.pingcap.org/tidb-drainer-v1.1.6.tgz
wget http://charts.pingcap.org/tidb-lightning-v1.1.6.tgz

将这些 chart 文件拷贝到服务器上并解压，可以通过 helm install 命令使用这些 chart 来安装相应组件，以 tidb-operator 为例：

tar zxvf tidb-operator.v1.1.6.tgz
helm install ./tidb-operator --name=${release_name} --namespace=${namespace}

使用 Terraform

Terraform 是一个基础设施即代码（Infrastructure as Code）管理工具。它允许用户使用声明式的风格描述自己的基础设施，并针对描述生成执行计划来创建或调整真实世界的计算资源。Kubernetes 上的 TiDB 使用 Terraform 来在公有云上创建和管理 TiDB 集群。

你可以参考 Terraform 官方文档来安装 Terraform。