一、k3s环境下的MySQL部署价值

k3s作为CNCF认证的轻量级Kubernetes发行版，其单节点二进制包仅60MB，内存占用较传统K8s降低40%，特别适合边缘计算、IoT设备及资源受限的CI/CD环境。在k3s上部署MySQL可实现：

1. 资源高效利用：通过动态资源分配，使MySQL容器与k3s组件共享节点资源
2. 快速弹性扩展：结合k3s的自动伸缩功能，应对数据库负载波动
3. 简化运维复杂度：利用k3s的嵌入式组件（如SQLlite存储的etcd）减少外部依赖

典型应用场景包括：

• 工业物联网设备的数据采集层
• 边缘节点的本地缓存数据库
• 开发测试环境的快速数据库部署

二、部署前环境准备

1. 节点资源规划

组件	CPU核心	内存	存储类型	推荐配置
k3s server	2	4GB	SSD	20GB系统盘+50GB数据盘
MySQL Pod	1	2GB	持久卷(PV)	根据业务量调整

建议使用至少2个节点的k3s集群，主节点部署MySQL主库，工作节点部署从库

2. 存储类配置

创建本地路径存储类（适用于单节点测试）：

apiVersion: storage.k8s.io/v1
kind: StorageClass
metadata:
  name: local-path
provisioner: rancher.io/local-path
volumeBindingMode: WaitForFirstConsumer

生产环境建议使用Longhorn或OpenEBS等分布式存储方案

三、MySQL部署实施

1. 基础部署方案

使用Helm Chart部署（推荐方式）：

# 添加Bitnami仓库
helm repo add bitnami https://charts.bitnami.com/bitnami
# 创建命名空间
kubectl create namespace mysql-db
# 部署MySQL（主从架构示例）
helm install mysql-primary bitnami/mysql \
  --namespace mysql-db \
  --set primary.persistence.enabled=true \
  --set primary.persistence.size=50Gi \
  --set primary.service.type=NodePort \
  --set primary.rootPassword=securepassword \
  --set replication.enabled=true \
  --set secondary.replicaCount=2

2. 关键参数说明

参数	作用	推荐值
primary.persistence.storageClass	指定存储类	local-path/longhorn
primary.resources.requests	资源预留	cpu=500m,memory=1Gi
mysqlChart.configurationFiles	自定义配置文件	my.cnf路径

3. 持久化存储优化

对于生产环境，建议配置独立的PVC：

apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: mysql-pv-claim
spec:
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  resources:
    requests:
      storage: 100Gi
  storageClassName: longhorn

四、高可用架构设计

1. 主从复制配置

通过修改/opt/bitnami/mysql/conf/my.cnf实现：

[mysqld]
server-id=1
log_bin=mysql-bin
binlog_format=ROW
expire_logs_days=10

从库配置需指定replicate-do-db参数

2. 故障转移机制

结合k3s的livenessProbe和readinessProbe：

livenessProbe:
  exec:
    command:
    - /bin/bash
    - -ec
    - |
      mysqladmin ping -h 127.0.0.1 -u root -p$MYSQL_ROOT_PASSWORD
  initialDelaySeconds: 30
  periodSeconds: 10

3. 多节点部署方案

# 在worker节点部署从库
helm install mysql-secondary bitnami/mysql \
  --namespace mysql-db \
  --set primary.host=mysql-primary \
  --set replication.password=replpassword \
  --set replica.resources.requests.cpu=250m

五、运维监控体系

1. 性能监控方案

部署Prometheus Operator收集MySQL指标：

apiVersion: monitoring.coreos.com/v1
kind: ServiceMonitor
metadata:
  name: mysql-monitor
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app.kubernetes.io/name: mysql
  endpoints:
  - port: mysql
    interval: 30s
    path: /metrics

关键监控指标：

• mysql_global_status_questions：查询速率
• mysql_global_status_innodb_buffer_pool_read_requests：缓存命中率
• mysql_global_status_threads_connected：连接数

2. 备份恢复策略

使用Velero进行集群级备份：

velero backup create mysql-backup \
  --include-namespaces mysql-db \
  --ttl 72h0m0s

数据库专用备份方案：

# 创建备份Pod
kubectl run mysql-backup --image=bitnami/mysql:8.0 \
  --restart=OnFailure \
  --env="MYSQL_ROOT_PASSWORD=securepassword" \
  --command -- mysqldump -h mysql-primary -uroot -p$MYSQL_ROOT_PASSWORD --all-databases > /backup/all-databases.sql

六、常见问题处理

1. 权限错误排查

当出现Access denied for user错误时：

1. 检查mysql.user表中的权限记录
2. 验证/etc/mysql/my.cnf中的bind-address配置
3. 执行FLUSH PRIVILEGES命令

2. 持久卷绑定失败

处理步骤：

1. 检查kubectl get pv,pvc状态
2. 验证存储类的volumeBindingMode设置
3. 删除冲突的PVC后重新部署

3. 性能调优建议

针对k3s环境优化参数：

[mysqld]
innodb_buffer_pool_size=1G  # 占可用内存的50-70%
innodb_io_capacity=200      # 根据存储设备调整
query_cache_size=0          # k3s环境建议禁用查询缓存

七、升级与扩展策略

1. 版本升级流程

# 1. 备份当前数据
helm get manifest mysql-primary > current-release.yaml
# 2. 升级Chart版本
helm upgrade mysql-primary bitnami/mysql \
  --set image.tag=8.0.33
# 3. 验证升级
kubectl rollout status deployment/mysql-primary

2. 水平扩展方案

添加只读副本：

helm upgrade mysql-primary bitnami/mysql \
  --set secondary.replicaCount=3 \
  --set secondary.resources.requests.memory=1.5Gi

八、最佳实践总结

1. 资源隔离：为MySQL Pod设置resource.limits防止资源争抢
2. 配置管理：使用ConfigMap存储自定义my.cnf配置
3. 网络优化：在k3s中启用--no-deploy traefik使用专用Ingress
4. 日志收集：配置Fluent Bit收集MySQL慢查询日志
5. 安全加固：定期轮换MYSQL_ROOT_PASSWORD并启用TLS加密

通过以上方案，可在k3s环境中构建出既满足性能要求又具备高可用特性的MySQL数据库服务。实际部署时需根据具体业务场景调整参数配置，建议先在测试环境验证后再迁移至生产环境。