Como Realizar uma Instalação do MongoDB no Kubernetes

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Kubernetes MongoDB

Implantações de aplicativos no Kubernetes podem ser desafiadoras, especialmente para aplicativos stateful como o MongoDB em um cluster Kubernetes. Como facilitar o processo de implantação? Permita que o Operador Kubernetes do MongoDB implante automaticamente e gerencie aplicativos stateful em seu cluster Kubernetes.

Neste tutorial, você aprenderá como implantar o MongoDB no Kubernetes usando o Operador Kubernetes do MongoDB.

Continue lendo e comece a automatizar suas implantações no Kubernetes!

Pré-requisitos

Este tutorial será uma demonstração prática. Para acompanhar, certifique-se de atender aos seguintes requisitos:

  • A Kubernetes cluster – This demo uses the Kubernetes cluster v1.23.

Relacionado:Como Criar um Cluster Kubernetes com o AWS EKS CLI

  • Kubectl instalado na máquina local.
  • Git instalado em sua máquina.
  • jq, o analisador JSON, instalado na máquina local.

Criando Namespace para MongoDB

Ao implantar aplicativos no Kubernetes, criar um namespace específico para seus projetos é sempre recomendado.

Os namespaces facilitam a administração de recursos do Kubernetes para os administradores e evitam colisões de nomes. Ao mesmo tempo, criar namespaces previne o uso incorreto de recursos no ambiente do Kubernetes.

Abra seu terminal e execute o comando kubectl create abaixo para criar um novo namespace (ns) chamado mongodb em seu cluster Kubernetes.

kubectl create ns mongodb

Agora execute o comando abaixo kubectl get para verificar a lista de namespaces em seu cluster Kubernetes.

kubectl get ns

Você verá um novo namespace chamado mongodb disponível em seu cluster, conforme mostrado abaixo.

Creating and Verifying the mongodb Namespace

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Download do Operador Kubernetes MongoDB

Depois de criar um espaço de nomes, é hora de baixar o MongoDB Kubernetes Operator. O MongoDB Kubernetes Operator é um conjunto de operadores Kubernetes. Esses operadores Kubernetes oferecem implantação, configuração e gerenciamento automáticos do MongoDB Community no ambiente Kubernetes.

Execute o comando git abaixo para clonar o projeto MongoDB Kubernetes Operator em sua máquina local.

git clone <https://github.com/mongodb/mongodb-kubernetes-operator.git>

Agora, execute cada comando abaixo para mudar seu diretório de trabalho atual para mongodb-kubernetes-operator e listar (ls) todos os arquivos e diretórios disponíveis.

# Alterar o diretório de trabalho para mongodb-kubernetes-operator
cd mongodb-kubernetes-operator/

# Listar arquivos e diretórios
ls

Você verá um subdiretório chamado config dentro do diretório do projeto ~/mongodb-kubernetes-operator, conforme mostrado abaixo. O subdiretório config contém exemplos de arquivos YAML para implantar o MongoDB no Kubernetes.

Downloading mongodb-kubernetes-operator Source Code

Implantando o MongoDB Operator

Agora que seu espaço de nomes personalizado e o MongoDB Kubernetes Operator estão configurados, você está pronto para implantar o MongoDB Operator em seu cluster Kubernetes. Como? Você usará a configuração dentro do diretório config.

O MongoDB Operator cuida do ciclo de vida da implantação do seu MongoDB no cluster Kubernetes. O operador criará, gerenciará e dimensionará automaticamente o estado da sua implantação do MongoDB.

Para implantar o operador MongoDB, você deve criar uma Definição de Recursos Personalizados (CRD) do Kubernetes e o controlador. O CRD do Kubernetes é extensível à API do Kubernetes, permitindo que você crie recursos personalizados no Kubernetes.

1. Execute o comando kubectl apply abaixo para criar um novo CRD do Kubernetes para a implantação do MongoDB.

O operador Kubernetes substitui toda interação humana para implantar uma aplicação no Kubernetes. O operador é um controlador de pod que implanta e gerencia automaticamente sua aplicação stateful no Kubernetes.

kubectl apply -f config/crd/bases/mongodbcommunity.mongodb.com_mongodbcommunity.yaml
Creating New Kubernetes CRD MongoDB Kubernetes Deployment

2. Em seguida, execute o seguinte comando kubectl get para verificar a lista de crd disponíveis no seu Kubernetes. 

kubectl get crd/mongodbcommunity.mongodbcommunity.mongodb.com

Abaixo, você pode ver o CRD com o nome mongodbcommunity.mongodbcommunity.mongodb.org.

Checking List of CRDs

3. Execute o comando abaixo para criar um novo Controle de Acesso Baseado em Função (RBAC) personalizado para o Operador MongoDB e especifique a implementação do RBAC para o namespace mongodb.

Este comando cria um novo papel, vinculação de funções e conta de serviço para o operador MongoDB, que são permissões personalizadas em seu cluster Kubernetes. Essas permissões personalizadas são necessárias para implantar e gerenciar automaticamente o MongoDB.

kubectl apply -k config/rbac/ -n mongodb
Deploying RBAC for MongoDB Deployment

4. Agora, execute cada comando kubectl abaixo para verificar o papel, a vinculação de funções e a conta de serviço para o operador MongoDB. 

# Verificando a lista de funções
kubectl get role mongodb-kubernetes-operator -n mongodb

# Verificando a lista de vinculação de funções
kubectl get rolebinding mongodb-kubernetes-operator -n mongodb

# Verificando a conta de serviço
kubectl get serviceaccount mongodb-kubernetes-operator -n mongodb

A saída abaixo mostra que o papel, a vinculação de funções e a conta de serviço mongodb-kubernetes-operator são criados no namespace mongodb.

Checking role, rolebinding, and serviceaccount on Kubernetes

5. Após a verificação, execute o comando kubectl abaixo para implantar o Operador MongoDB no namespace mongodb.

Este comando cria um novo pod (mongodb-kubernetes-operator) com a imagem base do Docker (quay.io/mongodb/mongodb-kubernetes-operator). Este pod atuará como o controlador para implantar automaticamente os conjuntos de réplicas do MongoDB no cluster Kubernetes.

kubectl create -f config/manager/manager.yaml -n mongodb

Abaixo, você pode ver que a implantação do operador MongoDB foi criada, mas o pod ainda está inicializando.

Deploying MongoDB Operator to the mongodb Namespace

6. Por fim, execute os seguintes comandos para verificar a implantação e os pods no namespace mongodb.

# Verificando a implantação no namespace mongodb
kubectl get deployment.apps -n mongodb

# Verificando os pods no namespace mongodb
kubectl get pods -n mongodb

Como você pode ver abaixo, o pod do Operador MongoDB está em execução.

Verifying MongoDB Operator Deployment and Pod

**Implantando ReplicaSet do MongoDB no Kubernetes

**

Após a implantação do seu MongoDB, você implantará o ReplicaSet no seu Kubernetes para fornecer alta disponibilidade e redundância para a sua implantação do MongoDB. Você não gostaria de ter tempo de inatividade na sua implantação.

A implantação do MongoDB ReplicaSets usando o Operador Kubernetes do MongoDB é segura por padrão, utilizando a autenticação SCRAM para usuários. Ao mesmo tempo, você pode utilizar uma conexão segura TLS para conexões de usuários e aplicativos e expor métricas do Prometheus para monitorar recursos.

Relacionado: Iniciando com o Monitoramento de Cluster Kubernetes do Grafana & Prometheus

Dentro do diretório config/samples/, você verá vários exemplos de arquivos YAML para a implantação do ReplicaSet. Cada arquivo pode ser usado em cenários de implantação diferentes, mas o arquivo padrão de implantação do ReplicaSet é mongodb.com_v1_mongodbcommunity_cr.yaml.

1. Edite o arquivo YAML para a sua implantação usando o seu editor preferido. Neste exemplo, estamos usando o arquivo /mongodb.com_v1_hostpath.yaml para implantação local. Este arquivo YAML está localizado no diretório config/samples/arbitrary_statefulset_configuration/.

Se estiver a implementar o Operador do MongoDB Kubernetes nos serviços de nuvem, como GKE e AKS, utilize o ficheiro YAML mongodb.com_v1_mongodbcommunity_cr.yaml. Mas se estiver a implementar localmente dentro do Kind ou Minikube, pode utilizar o ficheiro YAML personalizado (arbitrary_statefulset_configuration/mongodb.com_v1_hostpath.yaml), que cria automaticamente PV e PVC personalizados para os pods do MongoDB ReplicaSet.

Em seguida, altere o número (membros) dos ReplicaSets que pretende implementar, dependendo do seu ambiente, mas o valor predefinido é 3. Para este tutorial, o número de ReplicaSets está definido como 2.

spec:
  members: 2 # Número de conjuntos de réplicas a criar
  security:
    authentication:
      modes:
      - SCRAM
  statefulSet:

Substitua <your-password-here> pelo seu password forte. Utilizará este password para iniciar sessão na base de dados do MongoDB e, por predefinição, utilizará a autenticação SCRAM.

Guarde as alterações e feche o editor quando estiver satisfeito com a password.

---
apiVersion: v1
kind: Secret
metadata:
  name: my-user-password
type: Opaque
stringData:
  password: <your-password-here> # Definir password para o administrador do MongoDB

Relacionado:Como Tomar Controlo da Segurança do seu MongoDB

2. A seguir, execute o comando kubectl abaixo para implementar (apply) o MongoDB ReplicaSet utilizando o mongodb.com_v1_hostpath.yaml no namespace mongodb.

Este comando cria o seguinte:

  • A new custom resource (MongoDBCommunity) with the name mdb0 under the mongodbcommunity.mongodb.com/v1 CRD
  • Segredos do Kubernetes para armazenar as passwords de utilizador do MongoDB. Ao mesmo tempo, alguns PVs e PVCs com o tipo hostPath para o conjunto de réplicas do MongoDB.

A implantação levará algum tempo, dependendo do tamanho dos ReplicaSets a serem criados e do próprio cluster do Kubernetes.

kubectl apply -f config/samples/arbitrary_statefulset_configuration/mongodb.com_v1_hostpath.yaml -n mongodb
Deploying MongoDB Replica Sets

3. Após a implantação, execute cada comando abaixo para verificar os recursos personalizados e os pods no namespace mongodb. 

# Verificando o crd mongodbcommunity
kubectl get mongodbcommunity -n mongodb

# Verificando os pods no namespace mongodb
kubectl get pods -n mongodb

A saída abaixo mostra o seguinte:

  • O recurso personalizado MongoDBCommunity com o nome mdb0 está em execução com o MongoDB v4.4.0.
  • Os dois pods do ReplicaSet MongoDB estão em execução com os nomes mdb0-0 e mdb0-1. Cada pod contém dois contêineres diferentes, o mongod, e o contêiner mongodb-agent.
Verifying MongoDB ReplicaSet Deployment and Pods

4. Por último, execute outro comando kubectl abaixo para verificar o pv e o pvc no namespace mongodb. 

kubectl get pv,pvc -n mongodb

A saída abaixo mostra alguns pv e pvc usados pelos pods do ReplicaSet do MongoDB.

Checking PV and PVC on the mongodb Namespace

Criando um Novo Usuário e Banco de Dados para a Implantação do MongoDB

Você concluiu a implantação do operador MongoDB e dos ReplicaSets em seu cluster Kubernetes neste ponto. O próximo passo é criar um novo banco de dados MongoDB e usuário para sua aplicação.

Você criará um novo segredo do Kubernetes para o novo usuário, editará o recurso personalizado da implantação do ReplicaSet e atualizará o ReplicaSet para seu cluster.

1. Crie um novo arquivo YAML usando o seu editor preferido e preencha o seguinte segredo do Kubernetes. Você pode nomear o arquivo YAML como desejar, mas o arquivo é nomeado new-user.yaml neste tutorial.

Este arquivo YAML cria um novo segredo do Kubernetes com o nome myappdata e a senha myapppassword.

---
apiVersion: v1
kind: Secret
metadata:
  name: myappdata # nome do metadado do segredo
type: Opaque
stringData:
  password: myapppassword # senha para o novo usuário

2. Em seguida, execute o comando kubectl abaixo para executar a configuração new-user.yaml.

Este comando cria e aplica (apply) um novo segredo do Kubernetes ao seu cluster e aplica este segredo ao namespace mongodb.

kubectl apply -f new-user.yaml -n mongodb
Creating Secret to Kubernetes Cluster

3. Edite o arquivo YAML da configuração do ReplicaSet CRD (mongodb.com_v1_hostpath.yaml) no diretório config/samples/arbitrary_statefulset_configuration

Adicione a seguinte configuração ao arquivo mongodb.com_v1_hostpath.yaml , que cria o banco de dados e o usuário para o MongoDB.

Certifique-se de substituir scram-secret-myapp pelas suas próprias credenciais scram, salve as alterações no arquivo e feche o editor.

    - name: appuser # Novo usuário appuser
      db: admin # Permite autenticação ao banco de dados admin
      passwordSecretRef:
        name: myappdata # O segredo do Kubernetes
      roles:
        - name: dbAdmin # Configuração da função dbAdmin
          db: appdb1 # para o appdb1
      scramCredentialsSecretName: scram-secret-myapp

4. Agora, execute o comando abaixo para aplicar as novas alterações feitas no arquivo mongodb.com_v1_hostpath.yaml no passo três. 

kubectl apply -f config/samples/arbitrary_statefulset_configuration/mongodb.com_v1_hostpath.yaml -n mongodb
Creating New MongoDB User and Database on Kubernetes

5. Por último, execute cada comando abaixo para gerar as conexões detalhadas do MongoDB para sua aplicação. Esses comandos geram a conexão detalhada do MongoDB para suas aplicações em saída JSON e analisam a saída usando o comando de linha jq.

Substitua mdb0-admin-mongoadmin pelos detalhes do seu ambiente conforme segue:

  • mdb0 – O nome de metadados dos recursos do MongoDB.
  • admin – O banco de dados para autenticação.
  • mongoadmin – O usuário que você usará para autenticação
# Obtenha detalhes de autenticação e conexões de administração
kubectl get secrets mdb0-admin-mongoadmin -n mongodb -o json | jq -r '.data | with_entries(.value |= @base64d)'

# Obtenha detalhes de autenticação e conexões do usuário do aplicativo
kubectl get secrets mdb0-admin-appuser -n mongodb -o json | jq -r '.data | with_entries(.value |= @base64d)'

A saída abaixo mostra que você pode se conectar ao MongoDB usando as conexões padrão e padrãoSrv. Você também verá o nome de usuário e senha do seu deployment do MongoDB.

Retrieving Details of MongoDB User and Password, and Connections

Conectando ao Deployment do MongoDB

Você concluiu a implantação do MongoDB no cluster Kubernetes usando o operador Kubernetes do MongoDB. Mas como você sabe se a implantação funciona? Você verificará a conexão do banco de dados e do usuário de sua máquina local com o MongoDB dentro do cluster Kubernetes.

Para verificar a conexão com sua implantação do MongoDB, você usará o encaminhamento de porta. O encaminhamento de porta no Kubernetes permite que você crie uma porta de encaminhamento de qualquer serviço do Kubernetes para sua porta local.

1. Execute o comando kubectl abaixo para obter a lista de serviços (svc) no namespace mongodb. 

kubectl get svc -n mongodb

Abaixo, você verá o serviço chamado mdb0-svc, que expõe a porta 27017 (porta padrão do MongoDB).

Listing Services on the mongodb Namespace

2. Em seguida, execute o comando abaixo para criar um encaminhamento de porta para o cluster Kubernetes.

Este comando cria um novo encaminhamento de porta no serviço Kubernetes (mdb0-svc) e encaminha a porta local 27017 para a porta do serviço Kubernetes 27017. 

kubectl port-forward service/mdb0-svc -n mongodb 27017:27017
Setting up Port-forward

3. Finalmente, abra o aplicativo MongoDB Compass em sua máquina local, adicione uma nova conexão com o seguinte formato e clique em Conectar para se conectar ao MongoDB.

Substitua o campo de nome de usuário e senha pelo seu usuário e senha do MongoDB. 

# Conectar como mongoadmin
mongodb://mongoadmin:secretpassword@localhost:27017/admin?ssl=false

# Conectar como appuser
mongodb://appuser:myapppassword@localhost:27017/admin?ssl=false
Connecting as mongoadmin user to MongoDB
Connecting as appuser to MongoDB

Quando a conexão for bem-sucedida, você verá a seguinte janela que confirma que o deployment do MongoDB para o Kubernetes está funcionando corretamente.

Para o usuário mongoadmin, você verá bancos de dados padrão (local, config e admin).

Verifying Connection to the MongoDB mongoadmin

Para o appuser, você verá apenas um banco de dados de privilégios chamado appdb1.

Verifying Connection to the MongoDB as appuser

Conclusão

Ao longo deste tutorial, você aprendeu como implantar o MongoDB no cluster Kubernetes usando o Operador Kubernetes do MongoDB. Você também aprendeu sobre o uso básico do operador Kubernetes. E até agora, você já tem um conhecimento sólido sobre a implantação e gerenciamento automático de aplicativos no Kubernetes.

Por que não configurar uma conexão TLS em sua implantação do MongoDB para construir com base nesse conhecimento recém-adquirido? A conexão TLS garante a segurança das conexões entre conjuntos de réplicas e protege as conexões de clientes ou aplicativos com o MongoDB.

Source:
https://adamtheautomator.com/mongodb-kubernetes/