Kubernetes环境PostgreSQL部署与应用

概述

本文用于整理基于Kubernetes环境的PostgreSQL部署与应用，作为后续演练项目的前置环境准备。

随着各相关组件版本的更新，笔者将在验证通过后对本文进行补充和更新，请参考更新记录。

本次演练环境为Kubernetes集群环境，环境配置可参考笔者另一篇笔记《Kubernetes集群部署笔记》。

注意：本文部署的PostgreSQL实例仅用于演练环境，不可用于生产环境。

组件版本

• PostgreSQL v18.6.0

• PostgreSQL Helm Chart by Bitnami v17.1.0（appVersion为v17.6.0，覆盖使用的镜像版本为18.6.0-debian-12-r3）

本文通过覆盖Bitnami chart 17.1.0的镜像使用PostgreSQL 18.6；该chart发布的appVersion仍为17.6.0。18.6.0-debian-12-r3属于Bitnami Secure Image，需要具备授权并完成认证的镜像仓库；本次18.x部署不使用bitnamilegacy归档仓库。

PostgreSQL 17升级至18属于大版本升级，不要将已有的17.x PVC直接挂载到18.x Pod。应先执行逻辑备份，再部署全新的18.x数据目录并恢复备份，验证完成后再切换客户端。请参考PostgreSQL的升级文档。

配置过程

安装PostgreSQL

本次演练中将PostgreSQL安装至data-postgresql命名空间，可根据需要替换。

• 创建命名空间

  kubectl create namespace data-postgresql

• 创建密码配置文件

  # 创建一个Secret对象，其中`postgres-password`的值将被设置为`postgres`用户的密码
  kubectl create secret --namespace data-postgresql generic postgresql-secret \
    --from-literal=postgres-password=jSTugla950BMlUFuqgXeKWg0
  
  # 或者可以按指定的规则随机生成密码，例如：
  kubectl create secret --namespace data-postgresql generic postgresql-secret \
    --from-literal=postgres-password=$(openssl rand -base64 18)

• 安装PostgreSQL

  # architecture=standalone                      部署架构（本文演练环境中使用独立架构）
  # auth.existingSecret=postgresql-secret        包含密码的Secret对象名称
  # primary.persistence.enabled=true             启用持久卷
  # primary.persistence.size=8Gi                 持久化卷大小
  # primary.persistence.storageClass=local-path  存储类名称
  # primary.service.type=LoadBalancer            服务类型（本文演练环境中使用`LoadBalancer`访问PostgreSQL服务）
  # image.repository=bitnami/postgresql          Bitnami Secure Image镜像仓库（需要具备访问权限）
  # image.tag=18.6.0-debian-12-r3                PostgreSQL 18.6镜像构建版本
  # image.pullSecrets[0]=postgresql-image-pull   镜像仓库要求认证时设置
  # global.security.allowInsecureImages=true     覆盖chart镜像时需要启用
  helm upgrade --install --namespace data-postgresql \
    --set architecture=standalone \
    --set auth.existingSecret=postgresql-secret \
    --set image.repository=bitnami/postgresql \
    --set image.tag=18.6.0-debian-12-r3 \
    --set global.security.allowInsecureImages=true \
    --set primary.persistence.enabled=true \
    --set primary.persistence.size=8Gi \
    --set primary.persistence.storageClass=local-path \
    --set primary.service.type=LoadBalancer \
    postgresql oci://registry-1.docker.io/bitnamicharts/postgresql --version 17.1.0

访问PostgreSQL

• 集群外部访问PostgreSQL服务

  # --watch  等待集群分配LoadBalancer地址
  kubectl get svc --namespace data-postgresql --watch postgresql

  上面的命令会输出类似下面的内容。

  NAME         TYPE           CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP   PORT(S)          AGE
  postgresql   LoadBalancer   10.108.10.147   10.0.0.203    5432:30823/TCP   35s

• 使用psql工具访问PostgreSQL服务

  获取postgres用户的密码，并打开一个psql命令行界面。

  # 获取`postgres`用户的密码，保存在变量`POSTGRES_PASSWORD`中
  export POSTGRES_PASSWORD=$(kubectl get secret --namespace data-postgresql postgresql-secret -o jsonpath="{.data.postgres-password}" | base64 -d)
  
  # 打开一个`psql`命令行界面
  kubectl run postgresql-client --rm -it --restart Never --namespace data-postgresql \
    --image docker.io/bitnami/postgresql:18.6.0-debian-12-r3 \
    --env "PGPASSWORD=$POSTGRES_PASSWORD" \
    --command -- psql --host postgresql -U postgres -d postgres -p 5432
  # If you don't see a command prompt, try pressing enter.
  # 如果没有看到命令提示符，请尝试按回车键。

  执行以下的命令，验证PostgreSQL服务可用。

  -- 创建一个示例数据库
  CREATE DATABASE demo;
  
  -- \l       列出所有数据库
  -- \c demo  切换到`demo`数据库
  
  -- 创建一张示例表`users`
  CREATE TABLE public.users (id int8 NOT NULL, username varchar(128) NOT NULL, PRIMARY KEY (id));
  
  -- 向`users`表中插入示例数据
  INSERT INTO public.users (id, username) VALUES(1, 'galen.suen');
  
  -- 查询上一步中插入的数据
  SELECT id, username FROM public.users WHERE id = 1;
  
  -- 删除`users`表中的示例数据
  DELETE FROM public.users WHERE id = 1;
  
  -- 删除示例表`users`
  DROP TABLE public.users;
  
  -- \c postgres  切换到`postgres`数据库
  
  -- 删除示例数据库
  DROP DATABASE demo WITH (FORCE);

参考资料

• https://www.postgresql.org/docs/18/app-psql.html

• https://www.postgresql.org/docs/18/upgrading.html

• https://github.com/bitnami/charts/tree/postgresql/17.1.0/bitnami/postgresql

• https://github.com/bitnami/containers/tree/main/bitnami/postgresql

• https://github.com/bitnami/charts/issues/35164