vitess/k8s Docker镜像技术文档

1. 镜像概述和主要用途

1.1 镜像简介

vitess/k8s 是 Vitess 项目官方提供的 Docker 镜像，专为 Kubernetes (K8s) 环境设计，用于部署和运行 Vitess 集群组件。Vitess 是一个分布式 MySQL 集群管理系统，旨在解决大规模 MySQL 部署的高可用、水平扩展和运维复杂性问题。该镜像基于 Vitess 核心代码构建，集成了与 K8s 环境适配的配置与依赖，支持在 K8s 集群中快速部署 Vitess 组件（如 vtgate、vttablet、etcd 等）。

1.2 主要用途

• 在 K8s 集群中部署和管理 Vitess 分布式 MySQL 集群；
• 实现 MySQL 数据库的分片（Sharding）、主从复制和自动故障转移；
• 简化 Vitess 组件的容器化部署流程，适配 K8s 的编排能力（如自动扩缩容、滚动更新）；
• 提供与 K8s 生态工具（如 Prometheus、Grafana）的集成能力，支持集群监控与可观测性。

2. 核心功能和特性

2.1 分布式数据库管理

• 自动分片：支持按范围（Range）或哈希（Hash）策略对 MySQL 数据进行分片，实现数据水平扩展；
• 统一入口：通过 vtgate 组件提供单一数据库访问入口，透明路由请求至目标分片；
• 元数据管理：基于 etcd 存储集群元数据（如分片拓扑、路由规则），支持动态调整。

2.2 高可用与可靠性

• 主从复制：基于 MySQL 原生复制协议，支持多副本数据同步，保障数据冗余；
• 自动故障转移：通过 orchestrator 或内置机制监测节点故障，自动提升从库为主库；
• 数据一致性：支持强一致性读（主库）和最终一致性读（从库），适配不同业务需求。

2.3 K8s 环境适配

• 容器化部署：镜像内置 K8s 适配逻辑，支持通过 Deployment/StatefulSet 管理 Vitess 组件生命周期；
• 资源调度优化：支持配置 CPU/内存资源限制，适配 K8s QoS 策略；
• 存储集成：兼容 K8s PV/PVC 机制，支持持久化存储数据与配置。

2.4 兼容性与易用性

• MySQL 协议兼容：支持标准 MySQL 客户端（如 mysql 命令行、JDBC 驱动）直接连接；
• 管理工具集成：内置 vtctlclient、vtctld 等管理工具，支持集群配置与运维；
• 监控支持：暴露 Prometheus 指标接口，可集成 Grafana 实现可视化监控。

3. 使用场景和适用范围

3.1 适用场景

• 高可用 MySQL 集群：需保障数据库服务无间断运行的核心业务（如电商交易、金融支付）；
• 大规模数据存储：单库数据量超过 TB 级，需通过分片实现水平扩展的场景（如日志存储、用户数据）；
• 弹性伸缩需求：业务流量波动大，需动态调整数据库资源（如促销活动、季节性峰值）；
• K8s 生态整合：已采用 K8s 作为容器编排平台，需统一管理数据库与应用服务的场景。

3.2 不适用场景

• 小规模数据量（GB 级以下）且无扩展需求的单一 MySQL 实例；
• 对数据库协议有特殊定制（非 MySQL 兼容）的场景；
• 无法容忍分布式系统复杂性的极简部署需求。

4. 使用方法和配置说明

4.1 镜像拉取

通过 Docker Hub 拉取最新版本镜像：

docker pull vitess/k8s:latest

指定版本（如 v16.0.0）：

docker pull vitess/k8s:v16.0.0

4.2 环境变量配置

vitess/k8s 镜像通过环境变量配置核心参数，常用变量如下表：

4.3 Docker 运行示例

以下示例通过 docker run 启动 vtgate 组件（需提前部署 etcd 和 MySQL）：

docker run -d \
  --name vtgate \
  --network vitess-network \  # 确保与 etcd/MySQL 在同一网络
  -p 15000:15000 \            # 暴露 vtgate 访问端口
  -e ETCD_ENDPOINTS="[***]" \
  -e MYSQL_USER="vt_dba" \
  -e MYSQL_PASSWORD="your_password" \
  -e CLUSTER_NAME="my-vitess-cluster" \
  vitess/k8s:latest \
  vtgate \                    # 启动 vtgate 组件
  --log_dir=/var/log/vitess \ # 日志目录
  --port=15000                # 服务端口（需与环境变量 VT_PORT 一致）

4.4 Docker Compose 配置示例

通过 docker-compose.yml 编排 Vitess 核心组件（含 etcd 和 MySQL 测试环境）：

version: '3'
services:
  etcd:
    image: bitnami/etcd:3.5
    environment:
      - ALLOW_NONE_AUTHENTICATION=yes
    ports:
      - "2379:2379"
    volumes:
      - etcd-data:/bitnami/etcd

  mysql:
    image: mysql:8.0
    environment:
      - MYSQL_ROOT_PASSWORD=root_password
      - MYSQL_USER=vt_dba
      - MYSQL_PASSWORD=your_password
      - MYSQL_DATABASE=vt_test
    ports:
      - "3306:3306"
    volumes:
      - mysql-data:/var/lib/mysql

  vtgate:
    image: vitess/k8s:latest
    depends_on:
      - etcd
      - mysql
    ports:
      - "15000:15000"
    environment:
      - ETCD_ENDPOINTS="[***]"
      - MYSQL_USER="vt_dba"
      - MYSQL_PASSWORD="your_password"
      - CLUSTER_NAME="my-vitess-cluster"
    command: vtgate --log_dir=/var/log/vitess --port=15000

volumes:
  etcd-data:
  mysql-data:

4.5 K8s 部署说明

vitess/k8s 镜像主要用于 K8s 环境，推荐通过官方 Helm Chart 或 Operator 部署。以下为 StatefulSet 部署 vttablet 组件的简化示例（完整配置需参考官方文档）：

apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
  name: vttablet
spec:
  serviceName: vttablet
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: vttablet
  template:
    metadata:
      labels:
        app: vttablet
    spec:
      containers:
      - name: vttablet
        image: vitess/k8s:latest
        ports:
        - containerPort: 15000
        env:
        - name: ETCD_ENDPOINTS
          value: "[***]"
        - name: MYSQL_USER
          valueFrom:
            secretKeyRef:
              name: mysql-creds
              key: user
        - name: MYSQL_PASSWORD
          valueFrom:
            secretKeyRef:
              name: mysql-creds
              key: password
        command: ["vttablet", "--log_dir=/var/log/vitess", "--port=15000"]
        volumeMounts:
        - name: vttablet-data
          mountPath: /var/lib/vitess
  volumeClaimTemplates:
  - metadata:
      name: vttablet-data
    spec:
      accessModes: [ "ReadWriteOnce" ]
      resources:
        requests:
          storage: 10Gi

5. 注意事项

• 依赖组件：Vitess 运行需依赖 etcd（元数据存储）和 MySQL 实例（后端存储），需提前部署并确保网络可达；
• 持久化存储：vttablet 等组件需持久化存储数据，生产环境需配置可靠的 PV/PVC；
• 资源配置：根据集群规模调整 CPU/内存资源（推荐单节点至少 2C4G），避免资源竞争；
• 安全配置：敏感信息（如密码）需通过 K8s Secret 或 Docker Secrets 注入，避免明文暴露；
• 版本兼容性：确保镜像版本与 etcd、MySQL 版本兼容（参考 Vitess 官方兼容性矩阵）。

6. 参考链接

• Vitess 官方 GitHub：[***]
• Vitess 官方文档：[***]
• Vitess on Kubernetes 部署指南：[***]