使用 RPM Orchestrator 在 GCE VM 上部署 AlloyDB Omni 高可用性叢集

1. 簡介

本程式碼實驗室將說明如何在 Google Compute Engine (GCE) 虛擬機器 (VM) 上部署 AlloyDB Omni 高可用性 (HA) 叢集。完成本程式碼研究室後，您將佈建高可用性參考架構，其中包含 3 個資料庫節點和 2 個 HAProxy 節點，以及用於管理作業的控制節點。

必要條件

  • 從 Cloud 控制台存取 Google Cloud 專案和 Cloud Shell。
  • 已安裝並設定 Google Cloud SDK (gcloud)。如要瞭解如何安裝 gcloud，請參閱 gcloud-install
  • 已安裝 Terraform v1.9.8。

課程內容

  • 如何建立及準備 GCE VM，以供 AlloyDB Omni 使用。
  • 如何安裝及執行 AlloyDB Omni RPM 自動調度管理工具。
  • 如何為高可用性參考架構安裝及設定 AlloyDB Omni RPM。

軟硬體需求

  • 取得 AlloyDB Omni RPM 和 RPM 自動調度管理工具的網址連結。如要申請，請填寫 AlloyDB Omni 註冊表單。連結會傳送至您電子郵件的存放區網址伺服器。初始化下列環境變數，方便您在程式碼研究室中使用網址。
    export ORCHESTRATOR_ANSIBLE_COLLECTION_PATH="..."
export ALLOYDB_OMNI_REPOSITORY_URL="..."
export ALLOYDB_OMNI_ORCHESTRATOR_REPOSITORY_URL="..."
export ALLOYDB_OMNI_COMMON_REPOSITORY_URL=....
export ETCD_REPOSITORY_URL="..."
  • 可存取 AlloyDB Omni 部署堆疊的終端機。您可以使用 Cloud Shell 達成這個目的。

2. 設定和需求條件

專案設定

建立 Google Cloud 專案

  1. 在 Google Cloud 控制台的專案選取器頁面中，選取或建立 Google Cloud 專案。
  2. 確認 Cloud 專案已啟用計費功能。瞭解如何檢查專案是否已啟用計費功能。

啟動 Cloud Shell

雖然可以透過筆電遠端操作 Google Cloud，但在本程式碼研究室中，您將使用 Google Cloud Shell，這是可在雲端執行的指令列環境。

在 Google Cloud 控制台中，點選右上角工具列的 Cloud Shell 圖示：

啟用 Cloud Shell 的圖示

你也可以依序按下 G 和 S 鍵。如果您位於 Google Cloud 控制台中，或使用這個連結，這個序列會啟用 Cloud Shell。

佈建並連線至環境的作業需要一些時間才能完成。完成後，您應該會看到如下的內容：

Google Cloud Shell 終端機顯示環境已連線

這部虛擬機器搭載各種您需要的開發工具，並提供永久的 5GB 主目錄，而且可在 Google Cloud 運作，大幅提升網路效能並強化驗證功能。您可以在瀏覽器中完成本程式碼研究室的所有作業。無須安裝任何軟體。

3. 建立 Google Cloud Compute Engine 虛擬機器

準備 Terraform 指令碼

  1. 定義專案 ID 和所需叢集名稱的環境變數。您會在整個程式碼研究室中使用這些功能。
    export PROJECT="your-project-id"
export CLUSTER="your-cluster-name"
    注意：Google Cloud 專案 ID 長度必須介於 6 至 30 個字元之間。詳情請參閱 https://docs.cloud.google.com/resource-manager/docs/creating-managing-projects#before_you_begin
  2. 確認您已登入 Google Cloud 帳戶使用者。
    gcloud auth login
  3. 為部署作業建立工作目錄，並從存放區來源複製必要的 Terraform 設定檔。
    mkdir -p ~/alloydb-omni/$PROJECT/$CLUSTER
cd ~/alloydb-omni/$PROJECT/$CLUSTER
gcloud storage cp gs://alloydb-omni-install/rpm-orchestrator/gce/terraform/*.tf .
  4. 建立 terraform.tfvars 檔案，根據參考架構指定必要參數，如下所示：
    cat > terraform.tfvars <<EOF
# Required instance counts for reference architecture
db_instance_count      = 3
haproxy_instance_count = 2
control_instance_count = 1

# Optional: Customize if needed with the below variables
# os_image             = "rocky-linux-cloud/rocky-linux-9"
# zone                 = "us-west4-c"
# region_1             = "us-west4"
# db_instance_type     = "c4-highmem-4"
# db_disk_type         = "hyperdisk-balanced"
# db_data_size         =  "50" # GB
# data_dir             =  "/data"
EOF

執行 Terraform 指令碼並驗證

  1. 現在可以佈建 VM。
    terraform init
  2. 建立 VM 前，請確認您具備建立 VM 和其他資源的必要存取權。總而言之，您需要下列權限。
    roles/compute.admin
roles/iam.roleAdmin
roles/compute.osAdminLogin
roles/iam.serviceAccountCreator
roles/iam.serviceAccountUser
roles/artifactregistry.repoAdmin
roles/storage.objectUser
roles/resourcemanager.projectIamAdmin
roles/serviceusage.serviceUsageAdmin
  3. 驗證設定，並套用設定來佈建資源。
    terraform validate
terraform apply --auto-approve
    注意：請確認您使用的是部署設定預期的 Terraform v1.9.8。
  4. Terraform 完成後，請使用 gcloud 列出已建立的執行個體，確認虛擬機器已成功建立。
    gcloud compute instances list --filter="name~$CLUSTER" --project=$PROJECT
    您應該會看到對應於 3 個資料庫節點、2 個 HAProxy 節點和控制 VM 的執行個體，以及對應的區域。記錄控制節點的 ZONE。稍後會在本程式碼研究室中用到。
    export ZONE=$(gcloud compute instances list \
  --filter="name=$CLUSTER-control"          \
  --format="value(zone)" --project=$PROJECT)

4. 準備要部署的 VM

您需要建立控制節點的 SSH 工作階段，並執行步驟，啟用所有 VM (也稱為節點) 的 SSH 存取權。

  1. 確認已定義專案和叢集的環境變數。
    export PROJECT="your-project-id"
export CLUSTER="your-cluster-name"
  2. 建立 SSH 金鑰，並新增該金鑰以登入控制項 VM。
    # Replace values with your specific GCP project, cluster and zone details
ssh-keygen -t ed25519 -f $HOME/.ssh/google_compute_engine
gcloud compute os-login ssh-keys add --key-file=$HOME/.ssh/google_compute_engine.pub --project=$PROJECT
  3. 建立防火牆規則，允許 SSH 連線和 VRRP 流量。
    gcloud compute config-ssh --project=$PROJECT
gcloud compute firewall-rules create $CLUSTER-allow-ssh --network=$CLUSTER --project=$PROJECT --direction=INGRESS --action=allow --rules=tcp:22 --source-ranges="0.0.0.0/0"
gcloud compute firewall-rules create $CLUSTER-allow-vrrp --network=$CLUSTER --project=$PROJECT --allow=112 --source-ranges="0.0.0.0/0"
  4. 透過 SSH 連線至控制項 VM：
    gcloud compute ssh "$CLUSTER-control" --zone=$ZONE --project=$PROJECT
  5. 在控制節點上建立 Linux 群組，名稱與使用者名稱相同：
    sudo groupadd $(id -un)
sudo usermod -aG $(id -un) $(id -un)
  6. Terraform 設定會建立幾個設定指令碼，並在控制 VM 的 /tmp/ 目錄中暫存這些指令碼，包括叢集名稱、服務帳戶、專案名稱等。使用控制節點上的設定指令碼，從控制節點建立無密碼的 SSH 存取權，連線至所有叢集節點。
    /tmp/setup-ssh-for-cluster.sh
    重要事項：請記下 service_account 使用者。稍後在本程式碼研究室中，我們會將這個值做為 SSH_USER。
  7. 在本程式碼研究室中，我們可以停用所有節點的 SELinux。Terraform 指令碼會新增「/tmp/run-all.sh」，可用於此目的。
    /tmp/run-all.sh sudo setenforce 0
  8. 如果您已註冊 AlloyDB Omni 並取得連結，現在也該將這些網址新增至環境變數。
    cat >> ~/.codelab.env <<EOF
export ORCHESTRATOR_ANSIBLE_COLLECTION_PATH="..."
export ALLOYDB_OMNI_REPOSITORY_URL="..."
export ALLOYDB_OMNI_ORCHESTRATOR_REPOSITORY_URL="..."
export ALLOYDB_OMNI_COMMON_REPOSITORY_URL=....
export ETCD_REPOSITORY_URL="..."
EOF
    從 terraform/variables.tf 檔案的 cidr_range 輸入變數中，為環境決定虛擬 IP，確保不會與其他節點衝突，如下列範例所示：
    cat >> ~/.codelab.env <<EOF
export VIRTUAL_IP="10.1.0.50"
EOF

5. 在所有 VM 上安裝必要的軟體元件

下一步是在 VM 上安裝必要的軟體元件。這可以在控制節點上協調。下列所有指令都必須在控制節點上執行。

  1. 如果不在控制節點上，請透過 SSH 連線至控制 VM。
    gcloud compute ssh "$CLUSTER-control" --zone=$ZONE --project=$PROJECT
    進入控制 VM 的 ssh 提示後，請提供環境檔案來源。
    source ~/.codelab.env
  2. 在控制節點上安裝 Ansible 和必要的 Python 程式庫。
    sudo dnf install -y https://dl.fedoraproject.org/pub/epel/epel-release-latest-9.noarch.rpm -y
sudo dnf install -y ansible
sudo dnf install -y python3-grpcio python3-protobuf python3-googleapis-common-protos python3-grpcio-status
  3. 接著，下載 RPM Orchestrator Ansible 集合 tar 檔案，並安裝該檔案。
    gcloud storage cp "gs://${ORCHESTRATOR_ANSIBLE_COLLECTION_PATH#https://storage.googleapis.com/}google-alloydbomni_orchestrator-*.tar.gz" .
ansible-galaxy collection install google-alloydbomni_orchestrator-0.1.0-6.tar.gz
ansible-galaxy collection list | grep alloydbomni_orchestrator
    注意：請確認 ORCHESTRATOR_ANSIBLE_COLLECTION_PATH 變數結尾有「/」。
  4. 協調器會使用 Ansible 目錄格式的部署規格檔案，瞭解叢集拓撲。在控制節點上建立名為 deployment_spec.yaml 的檔案，並填入節點詳細資料。
    cat > deployment_spec.yaml <<EOF
alloydbomni:
  vars:
    cluster_manager:
      name: "$CLUSTER"
    etcd:
      setup: true
      config_forcewrite: true
    alloydbomni:
      major_version: "18"
      repo_url: $ALLOYDB_OMNI_REPOSITORY_URL
    alloydbomni_monitor:
      repo_url: $ALLOYDB_OMNI_COMMON_REPOSITORY_URL
    alloydbomni_cluster_manager:
      repo_url: $ALLOYDB_OMNI_ORCHESTRATOR_REPOSITORY_URL
    alloydbomni_node_manager:
      repo_url: $ALLOYDB_OMNI_ORCHESTRATOR_REPOSITORY_URL
    pgbouncer:
      repo_url: $ALLOYDB_OMNI_COMMON_REPOSITORY_URL
    pgbackrest:
      repo_url: $ALLOYDB_OMNI_COMMON_REPOSITORY_URL

  children:
    primary_instance_nodes:
      hosts:
        $CLUSTER-db1:
        $CLUSTER-db2:
        $CLUSTER-db3:
    load_balancer_nodes:
      hosts:
        $CLUSTER-haproxy1:
        $CLUSTER-haproxy2:
EOF
    注意：請檢查產生的檔案，確認檔案參照的值是否有效。
  5. 建立名為 install.yaml 的劇本，其中會參照協調器集合中的安裝角色。
    cat > install.yaml <<EOF
- name: Install AlloyDB Omni cluster components
  hosts: all
  vars:
    ansible_become: true
    ansible_user: $SSH_USER
    ansible_ssh_private_key_file: $HOME/ssh-key-cluster-sa
  roles:
    - role: google.alloydbomni_orchestrator.install
EOF
    注意：請檢查產生的檔案，確認檔案參照的值是否有效。
  6. 使用廣告空間檔案執行劇本，在所有指定節點中下載並安裝 RPM。
    ansible-playbook -i deployment_spec.yaml install.yaml

6. 啟動 AlloyDB Omni 叢集

在這個階段，我們已在所有節點上安裝所有必要元件。我們已準備好啟動 AlloyDB Omni 叢集。

  1. 如果不在控制節點上，請透過 SSH 連線至控制 VM。
    gcloud compute ssh "$CLUSTER-control" --zone=$ZONE --project=$PROJECT
    進入控制 VM 的 ssh 提示後，請提供環境檔案來源。
    source ~/.codelab.env
  2. 產生密碼的雜湊值，並記下該值。
    encoded_password=$(echo -n "your unique password" | base64)
  3. 如要建立叢集，AlloyDB Omni 必須知道如何設定。為資料庫叢集規格建立檔案名稱 dbcluster.yaml。
    cat > dbcluster.yaml <<EOF
Secret:
  metadata:
    name: db-pw-$CLUSTER
  spec:
    type: Opaque
    data:
      $CLUSTER: $encoded_password
---
DBCluster:
  metadata:
    name: $CLUSTER
  spec:
    databaseVersion: 18.1.0
    mode: ""
    availability:
      numberOfStandbys: 2
      enableAutoFailover: true
      enableAutoHeal: true
      autoFailoverTriggerThreshold: 2
      autoHealTriggerThreshold: 2
      healthcheckPeriodSeconds: 5
      replayReplicationSlotsOnStandbys: false
    primarySpec:
      adminUser:
        passwordRef:
          name: db-pw-$CLUSTER
      resources:
        cpu: 4
        memory: 32Gi
        disks:
        - name: DataDisk
          path: $PGDATA
      dbLoadBalancerOptions:
        gcp:
          loadBalancerIP: "$VIRTUAL_IP"
          loadBalancerType: "internal"
          loadBalancerInterface: "eth0"
EOF
  4. 建立名為 bootstrap.yaml 的劇本，該劇本會參照啟動 Ansible 角色，建立 AlloyDB Omni 叢集。
    cat > bootstrap.yaml <<EOF
- name: Create DBCluster
  hosts: localhost
  vars:
    ansible_become: true
    ansible_user: $SSH_USER
    ansible_ssh_private_key_file: $HOME/ssh-key-cluster-sa
  roles:
  - role: google.alloydbomni_orchestrator.bootstrap
EOF
  5. 執行劇本來建立叢集
    ansible-playbook bootstrap.yaml -i deployment_spec.yaml -e resource_spec=dbcluster.yaml

7. (選用) 設定 PgBouncer 連線集區

AlloyDB Omni 支援使用 PgBouncer 進行輕量型連線集區化。叢集佈建完成後，您就能設定及啟動 PgBouncer。

  1. 建立名為 pgbouncer.yaml 的資源規格檔案，將連線集區與資料庫叢集建立關聯：
    cat > pgbouncer.yaml <<EOF
PgBouncer:
  metadata:
    name: pgbouncer-pooler
  spec:
    dbclusterRef: $CLUSTER
    allowSuperUserAccess: true
    accessMode: "rw"
    port: 6432
EOF
  2. 使用先前建立的相同 bootstrap.yaml 劇本，啟動 PgBouncer 集區，並傳遞新的規格檔案：
    ansible-playbook bootstrap.yaml -i deployment_spec.yaml -e resource_spec=pgbouncer.yaml

8. 驗證 AlloyDB Omni 叢集

如要確認叢集是否正常運作，以及是否可透過負載平衡器存取，您可以從控制節點使用標準 PostgreSQL 用戶端連線至叢集。

  1. 在控制節點上安裝 PostgreSQL 18 用戶端存放區和套件：
    sudo dnf install -y https://download.postgresql.org/pub/repos/yum/reporpms/EL-9-x86_64/pgdg-redhat-repo-latest.noarch.rpm
sudo dnf install -y postgresql18
  2. 使用先前保留的虛擬 IP 連線至叢集。系統會提示您輸入在 dbcluster.yaml 中編碼的密碼：
    /usr/pgsql-18/bin/psql -h $VIRTUAL_IP -U postgres -W
  3. 連線後，您可以執行基本 SQL 查詢來驗證叢集狀態，例如檢查資料庫版本：
    postgres=# SELECT version();
    您應該會看到輸出內容，指出 PostgreSQL 18 正在透過 AlloyDB Omni 執行。輸入 \q 即可退出提示。

9. (選用) 使用 pgBackRest 備份資料

AlloyDB Omni 會整合 pgBackRest，直接將備份內容管理至 Cloud Storage。您可以設定備份方案，並觸發按照需求執行的備份作業，將資料備份到 Terraform 設定建立的 GCS 值區。

  1. 建立名為 backup_plan.yaml 的備份方案規格檔案，指向您佈建的 GCS 儲存空間：
    cat > backup_plan.yaml <<EOF
BackupPlan:
  metadata:
    name: pgb-plan
  spec:
    dbclusterRef: $CLUSTER
    backupLocation:
      type: GCS
      gcsOptions:
        bucket: $CLUSTER-gcs-backups
        key: /backups
EOF
  2. 建立名為 backup.yaml 的 Ansible Playbook，其中會參照備份管理角色：
    cat > backup.yaml <<EOF
- name: Manage AlloyDB Omni Backups
  hosts: localhost
  vars:
    ansible_become: true
    ansible_user: $SSH_USER
    ansible_ssh_private_key_file: $HOME/ssh-key-cluster-sa
  roles:
    - role: google.alloydbomni_orchestrator.backup
EOF
  3. 使用 backup.yaml 劇本套用備份方案：
    ansible-playbook backup.yaml -i deployment_spec.yaml -e resource_spec=backup_plan.yaml
  4. 成功建立方案後，請建立名為 create_backup.yaml 的隨需備份資源檔案。
    cat > create_backup.yaml <<EOF
Backup:
  metadata:
    name: on-demand-backup
  spec:
    backupPlanRef: pgb-plan
    dbclusterRef: $CLUSTER
EOF
  5. 執行應對手冊，啟動備份：
    ansible-playbook backup.yaml -i deployment_spec.yaml -e resource_spec=create_backup.yaml
  6. 如要驗證備份狀態，請建立 status.yaml 劇本：
- name: Fetch AlloyDB Omni Resource Status
hosts: localhost
vars:
  ansible_become: true
  ansible_user: $SSH_USER
  ansible_ssh_private_key_file: $HOME/ssh-key-cluster-sa
roles:
  - role: google.alloydbomni_orchestrator.status
EOF
  1. 執行應對手冊，列出所有備份：
ansible-playbook status.yaml -i deployment_spec.yaml -e resource_type=Backup
  1. 或者，如要取得先前建立的特定備份檔詳細資訊，請傳遞 -e resource_name=on-demand-backup：
ansible-playbook status.yaml -i deployment_spec.yaml \
  -e resource_type=Backup \
  -e resource_name=on-demand-backup

10. 清除資源

部署完成後，您可以銷毀已佈建的資源，以免產生費用。

  1. 建立名為 teardown.yaml 的應對手冊：
    cat > teardown.yaml <<EOF
- name: Tear down AlloyDB Omni cluster
  hosts: localhost
  vars:
    ansible_become: true
    ansible_user: $SSH_USER
    ansible_ssh_private_key_file: $HOME/ssh-key-cluster-sa
  roles:
  - role: google.alloydbomni_orchestrator.delete
EOF
  2. 使用 ansible-playbook 執行應對手冊。如果已設定備份，請先刪除 Backup 和 BackupPlan 資源：
    ansible-playbook teardown.yaml -i deployment_spec.yaml  -e "resource_type=Backup" -e "resource_name=on-demand-backup"
ansible-playbook teardown.yaml -i deployment_spec.yaml  -e "resource_type=BackupPlan" -e "resource_name=pgb-plan"
    如果您已設定 PgBouncer，請接著刪除連線集區資源：
    ansible-playbook teardown.yaml -i deployment_spec.yaml  -e "resource_type=PgBouncer" -e "resource_name=pgbouncer-pooler"
    接著，將 DBCluster 指定為 resource_type，然後刪除資料庫叢集本身：
    ansible-playbook teardown.yaml -i deployment_spec.yaml  -e "resource_type=DBCluster" -e "resource_name=$CLUSTER"
  3. 刪除叢集後，請登出控制節點，切換回終端機並前往 Terraform 工作目錄。
    注意：如果您剛登入 Cloud Shell，請記得設定以下項目：
    export PROJECT="your-project-id"
export CLUSTER="your-cluster-name"
  4. 刪除 VRRP 防火牆規則，並刪除 Terraform 管理的資源：
    gcloud compute firewall-rules delete -q "$CLUSTER-allow-vrrp" --project="$PROJECT"
gcloud compute firewall-rules delete -q "$CLUSTER-allow-ssh" --project="$PROJECT"
terraform destroy
  5. 系統提示時，請確認要銷毀裝置。由於網路資源或路徑有時會殘留，導致無法完全拆除，請執行下列安全清除指令，確保所有相關聯的防火牆規則、NAT 閘道、路由器、路徑、子網路和網路都已完全移除。將 REGION 換成您的特定部署區域，例如「us-central1」：
    # Delete any remaining firewall rules associated with the cluster
gcloud compute firewall-rules list --project=$PROJECT 2> /dev/null | grep ^$CLUSTER- | cut -f1 -d' ' | \
  while read rule; do gcloud compute firewall-rules delete --project=$PROJECT --quiet $rule; done

# Delete the Cloud NAT gateway and router if they still exist
gcloud compute routers nats describe $CLUSTER-nat-gw --router=$CLUSTER-router --region=REGION --project=$PROJECT 2>/dev/null \
  && gcloud compute routers nats delete $CLUSTER-nat-gw --router=$CLUSTER-router --region=REGION --project=$PROJECT --quiet

gcloud compute routers describe $CLUSTER-router --region=REGION --project=$PROJECT 2>/dev/null \
  && gcloud compute routers delete $CLUSTER-router --region=REGION --project=$PROJECT --quiet

# Delete any remaining custom routes
gcloud compute routes list --project=$PROJECT --filter="network:$CLUSTER" --format="value(name)" 2>/dev/null | \
  while read route; do gcloud compute routes delete --project=$PROJECT --quiet $route 2>/dev/null || true; done

# Delete the subnet and network if they still exist
gcloud compute networks subnets describe $CLUSTER --region=REGION --project=$PROJECT 2>/dev/null \
  && gcloud compute networks subnets delete $CLUSTER --region=REGION --project=$PROJECT --quiet

gcloud compute networks describe $CLUSTER --project $PROJECT 2> /dev/null \
  && gcloud compute networks delete $CLUSTER --project $PROJECT --quiet

11. 恭喜

恭喜您完成本程式碼研究室。

涵蓋內容

  • 如何建立及準備 GCE VM，以供 AlloyDB Omni 使用。
  • 如何安裝及執行 AlloyDB Omni RPM 自動調度管理工具。
  • 如何為高可用性參考架構安裝及設定 AlloyDB Omni RPM。

如要進一步瞭解 AlloyDB Omni，請參閱說明文件。

12. 問卷調查

您會如何使用本教學課程？

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