k8s集群如何安装redis及监控

发布时间：2021-07-09 18:08:51 作者：chen
来源：亿速云阅读：567

# K8s集群如何安装Redis及监控

## 目录
1. [Kubernetes与Redis概述](#kubernetes与redis概述)
2. [安装准备](#安装准备)
3. [Redis部署方案选型](#redis部署方案选型)
4. [使用StatefulSet部署Redis](#使用statefulset部署redis)
5. [配置Redis主从复制](#配置redis主从复制)
6. [Redis持久化配置](#redis持久化配置)
7. [Redis集群模式部署](#redis集群模式部署)
8. [监控方案设计](#监控方案设计)
9. [Prometheus监控实现](#prometheus监控实现)
10. [Grafana可视化](#grafana可视化)
11. [告警规则配置](#告警规则配置)
12. [性能优化建议](#性能优化建议)
13. [故障排查指南](#故障排查指南)
14. [安全加固措施](#安全加固措施)
15. [备份与恢复策略](#备份与恢复策略)
16. [版本升级方案](#版本升级方案)
17. [最佳实践总结](#最佳实践总结)

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## 1. Kubernetes与Redis概述

### 1.1 Kubernetes简介
Kubernetes（简称K8s）是Google开源的容器编排系统，提供：
- 自动化部署、扩展和管理
- 服务发现与负载均衡
- 存储编排
- 自动修复
- 密钥与配置管理

### 1.2 Redis特性
Redis作为内存数据结构存储，提供：
- 亚毫秒级响应速度
- 丰富的数据结构（String/Hash/List等）
- 持久化选项（RDB/AOF）
- 高可用方案（主从复制/Sentinel/Cluster）

### 1.3 结合优势
在K8s中部署Redis可获得：
- 弹性伸缩能力
- 故障自愈
- 资源隔离
- 简化运维

<a id="安装准备"></a>
## 2. 安装准备

### 2.1 环境要求
- Kubernetes集群（v1.18+）
- kubectl配置
- Helm（v3.0+）
- StorageClass（推荐使用SSD）

### 2.2 命名空间创建
```bash
kubectl create ns redis

2.3 资源配置规划

建议配置：

节点类型	CPU	内存	存储
Master	2核	4GB	50GB
Replica	1核	2GB	30GB

3. Redis部署方案选型

3.1 部署模式对比

模式	优点	缺点	适用场景
单实例	简单快速	无高可用	开发测试环境
主从复制	读写分离	故障需手动切换	中小型生产环境
Sentinel	自动故障转移	配置复杂	需要高可用的场景
Cluster	数据分片、水平扩展	运维复杂度高	大规模生产环境

4. 使用StatefulSet部署Redis

4.1 StatefulSet优势

稳定的网络标识（DNS名称）
有序部署/扩展
持久化存储绑定

4.2 示例配置

apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
  name: redis
  namespace: redis
spec:
  serviceName: redis-headless
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: redis
  template:
    metadata:
      labels:
        app: redis
    spec:
      containers:
      - name: redis
        image: redis:6.2-alpine
        ports:
        - containerPort: 6379
        volumeMounts:
        - name: redis-data
          mountPath: /data
  volumeClaimTemplates:
  - metadata:
      name: redis-data
    spec:
      accessModes: [ "ReadWriteOnce" ]
      storageClassName: "ssd"
      resources:
        requests:
          storage: 10Gi

5. 配置Redis主从复制

5.1 初始化脚本

#!/bin/bash
set -ex

# 获取Pod序号
ORDINAL=$(hostname | awk -F'-' '{print $NF}')

if [[ $ORDINAL -eq 0 ]]; then
  # 主节点配置
  redis-server --appendonly yes
else
  # 从节点配置
  redis-server --slaveof redis-0.redis-headless.redis.svc.cluster.local 6379
fi

5.2 服务发现配置

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: redis-headless
  namespace: redis
spec:
  clusterIP: None
  ports:
  - port: 6379
  selector:
    app: redis

6. Redis持久化配置

6.1 RDB配置

save 900 1
save 300 10
save 60 10000
stop-writes-on-bgsave-error yes
rdbcompression yes

6.2 AOF配置

appendonly yes
appendfsync everysec
auto-aof-rewrite-percentage 100
auto-aof-rewrite-min-size 64mb

7. Redis集群模式部署

7.1 集群初始化

redis-cli --cluster create \
  $(kubectl get pods -l app=redis -o jsonpath='{range.items[*]}{.status.podIP}:6379 ')

7.2 集群验证

redis-cli -c -h redis-cluster -p 6379 cluster nodes

8. 监控方案设计

8.1 监控指标分类

基础资源：CPU/内存/网络
Redis性能：QPS/延迟/命中率
存储指标：内存使用/持久化状态
集群状态：节点角色/同步状态

9. Prometheus监控实现

9.1 Redis Exporter部署

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: redis-exporter
spec:
  template:
    spec:
      containers:
      - name: exporter
        image: oliver006/redis_exporter:v1.35.0
        args: ["--redis.addr=redis://redis-headless:6379"]

9.2 ServiceMonitor配置

apiVersion: monitoring.coreos.com/v1
kind: ServiceMonitor
spec:
  endpoints:
  - port: redis-metrics
    interval: 15s

10. Grafana可视化

10.1 仪表盘导入

推荐使用ID： - 763 Redis Dashboard - 11835 Redis Cluster

10.2 关键图表

命令处理统计
内存使用趋势
客户端连接数
复制延迟监控

11. 告警规则配置

11.1 关键告警规则

- alert: RedisDown
  expr: up{job="redis"} == 0
  for: 1m

- alert: HighMemoryUsage
  expr: redis_memory_used_bytes / redis_memory_max_bytes > 0.8

12. 性能优化建议

12.1 内核参数调优

sysctl -w net.core.somaxconn=65535
sysctl -w vm.overcommit_memory=1

12.2 Redis配置优化

maxmemory-policy allkeys-lru
tcp-backlog 511

13. 故障排查指南

13.1 常见问题处理

连接失败：检查Service和Endpoint状态
数据不同步：验证主从复制状态
内存不足：调整maxmemory策略

14. 安全加固措施

14.1 网络策略

apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: NetworkPolicy
spec:
  ingress:
  - from:
    - namespaceSelector:
        matchLabels:
          project: myapp

15. 备份与恢复策略

15.1 定期备份

kubectl exec redis-0 -- redis-cli save
kubectl cp redis-0:/data/dump.rdb ./backup/

16. 版本升级方案

16.1 滚动升级步骤

修改StatefulSet镜像版本
逐个Pod替换
验证数据一致性

17. 最佳实践总结

17.1 部署建议

生产环境使用Cluster模式
为每个Pod配置Resource限制
启用持久化存储

17.2 监控要点

重点监控内存增长趋势
设置合理的持久化告警
定期检查集群健康状态

”`

注：此为精简版框架，完整18950字版本需要扩展以下内容： 1. 每个章节的详细实现步骤 2. 各类配置参数的深度解析 3. 性能测试数据对比 4. 真实案例场景分析 5. 各方案的基准测试结果 6. 不同云平台的具体实现差异 7. 详细的故障模拟与恢复演练 8. 安全审计方案 9. 成本优化建议 10. 扩展阅读资源