Helm チャートの入門 (TLS を使用した ScalarDB Cluster)

このドキュメントでは、Kubernetes クラスター上の Helm Chart をテスト環境として使用して、TLS 構成で ScalarDB クラスターを開始する方法について説明します。 ここでは、テスト用の Mac または Linux 環境がすでにあることを前提としています。 このドキュメントでは minikube を使用しますが、これから説明する手順はどの Kubernetes クラスターでも機能するはずです。

要件

• ScalarDB Cluster のライセンスキー（トライアルライセンスまたは商用ライセンス）を取得する必要があります。 ライセンスキーをお持ちでない場合は、お問い合わせ してください。
• TLSをサポートするScalarDB Cluster v3.12以降を使用する必要があります。

作成するもの

次のように、次のコンポーネントを Kubernetes クラスターにデプロイします。

+----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
| [Kubernetes Cluster]                                                                                                                               |
|                                            [Pod]                                                      [Pod]                           [Pod]        |
|                                                                                                                                                    |
|                                          +-------+                                          +------------------------+                             |
|                                    +---> | Envoy | ---+                               +---> | ScalarDB Cluster node  | ---+                        |
|    [Pod]                           |     +-------+    |                               |     +------------------------+    |                        |
|                                    |                  |                               |                                   |                        |
|  +-----------+      +---------+    |     +-------+    |     +--------------------+    |     +------------------------+    |     +---------------+  |
|  |  Client   | ---> | Service | ---+---> | Envoy | ---+---> |  Service           | ---+---> | ScalarDB Cluster node  | ---+---> |  PostgreSQL   |  |
|  | (SQL CLI) |      | (Envoy) |    |     +-------+    |     | (ScalarDB Cluster) |    |     +------------------------+    |     | (For Ledger)  |  |
|  +-----------+      +---------+    |                  |     +--------------------+    |                                   |     +---------------+  |
|                                    |     +-------+    |                               |     +------------------------+    |                        |
|                                    +---> | Envoy | ---+                               +---> | ScalarDB Cluster node  | ---+                        |
|                                          +-------+                                          +------------------------+                             |
|                                                                                                                                                    |
+----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+

TLS 接続用に次の秘密キーファイルと証明書ファイルを作成します。

                                                        +-------------------------------+
                                                  +---> | For Scalar Envoy              |
                                                  |     +-------------------------------+
                                                  |     | envoy-key.pem                 |
                                                  |     | envoy.pem                     |
+----------------------+                          |     +-------------------------------+
| Self-signed CA       | ---(Sign certificates)---+
+----------------------+                          |     +-------------------------------+
| ca-key.pem           |                          +---> | For ScalarDB Cluster          |
| ca.pem               |                                +-------------------------------+
+----------------------+                                | scalardb-cluster-key.pem      |
                                                        | scalardb-cluster.pem          |
                                                        +-------------------------------+

各接続で TLS を有効にするために、各秘密キーと証明書ファイルを次のように設定します。

+--------------------------------+                            +-----------------------------------------+      +-----------------------------------------+
| Client                         | ---(CRUD/SQL requests)---> | Envoy for ScalarDB Cluster              | ---> | ScalarDB Cluster nodes                  |
+--------------------------------+                            +-----------------------------------------+      +-----------------------------------------+
| ca.pem (to verify envoy.pem)   |                            | envoy-key.pem                           |      | scalardb-cluster-key.pem                |
+--------------------------------+                            | envoy.pem                               |      | scalardb-cluster.pem                    |
                                                              | ca.pem (to verify scalardb-cluster.pem) |      | ca.pem (used for health check)          |
                                                              +-----------------------------------------+      +-----------------------------------------+

ScalarDB Cluster 関連コンポーネント間には、次の接続があります。

• クライアント - ScalarDB Cluster の Envoy: 一部のCRUD APIやSQL APIを実行すると、クライアントはEnvoy for ScalarDB Clusterにアクセスします。
• ScalarDB Cluster の Envoy - ScalarDB Cluster: Envoy は、ScalarDB Cluster の前の L7 (gRPC) ロードバランサーとして機能します。
• ScalarDB Cluster ノード - ScalarDB Cluster ノード: ScalarDB Cluster ノードから別の ScalarDB Cluster ノードにアクセスします。 言い換えれば、すべての ScalarDB Cluster ノード間でクラスターの内部通信が行われます。

ステップ 1. Kubernetes クラスターを開始する

Kubernetes クラスターを準備し、いくつかのツール (kubectl、helm、cfssl、および cfssljson) をインストールする必要があります。 インストール方法の詳細については、Scalar Helm Charts の開始 を参照してください。

ステップ 2. PostgreSQL コンテナーを開始する

ScalarDB Cluster は、バックエンドデータベースとして何らかのデータベースシステムを使用する必要があります。 このチュートリアルでは、PostgreSQL を使用します。

次のようにして、Kubernetes クラスターに PostgreSQL をデプロイできます。

1. Bitnami Helm リポジトリを追加します。

   helm repo add bitnami https://charts.bitnami.com/bitnami

2. ScalarDB クラスター用の PostgreSQL をデプロイします。

   helm install postgresql-scalardb-cluster bitnami/postgresql \
     --set auth.postgresPassword=postgres \
     --set primary.persistence.enabled=false \
     -n default

3. PostgreSQL コンテナが実行されているかどうかを確認します。

   kubectl get pod -n default

   [コマンド実行結果]

   NAME                            READY   STATUS    RESTARTS   AGE
   postgresql-scalardb-cluster-0   1/1     Running   0          34s

ステップ 3. 作業ディレクトリを作成する

いくつかの構成ファイルと秘密キーおよび証明書ファイルをローカルに作成します。 したがって、それらの作業ディレクトリを作成します。

1. 作業ディレクトリを作成します。

   mkdir -p ${HOME}/scalardb-cluster-test/certs/

ステップ 4. 秘密キーおよび証明書ファイルを作成する

秘密キーと証明書ファイルを作成します。

1. 作業ディレクトリを ${HOME}/scalardb-cluster-test/certs/ ディレクトリに変更します。

   cd ${HOME}/scalardb-cluster-test/certs/

2. CA の情報を含む JSON ファイルを作成します。

   cat << 'EOF' > ${HOME}/scalardb-cluster-test/certs/ca.json
   {
       "CN": "scalar-test-ca",
       "key": {
           "algo": "ecdsa",
           "size": 256
       },
       "names": [
           {
               "C": "JP",
               "ST": "Tokyo",
               "L": "Shinjuku",
               "O": "Scalar Test CA"
           }
       ]
   }
   EOF

3. CA の鍵/証明書ファイルを作成します。

   cfssl gencert -initca ca.json | cfssljson -bare ca

4. CA 構成を含む JSON ファイルを作成します。

   cat << 'EOF' > ${HOME}/scalardb-cluster-test/certs/ca-config.json
   {
       "signing": {
           "default": {
               "expiry": "87600h"
           },
           "profiles": {
               "scalar-test-ca": {
                   "expiry": "87600h",
                   "usages": [
                       "signing",
                       "key encipherment",
                       "server auth"
                   ]
               }
           }
       }
   }
   EOF

5. Envoy 情報を含む JSON ファイルを作成します。

   cat << 'EOF' > ${HOME}/scalardb-cluster-test/certs/envoy.json
   {
       "CN": "scalar-envoy",
       "hosts": [
           "envoy.scalar.example.com",
           "localhost"
       ],
       "key": {
           "algo": "ecdsa",
           "size": 256
       },
       "names": [
           {
               "C": "JP",
               "ST": "Tokyo",
               "L": "Shinjuku",
               "O": "Scalar Envoy Test"
           }
       ]
   }
   EOF

6. ScalarDB Cluster 情報を含む JSON ファイルを作成します。

   cat << 'EOF' > ${HOME}/scalardb-cluster-test/certs/scalardb-cluster.json
   {
       "CN": "scalardb-cluster",
       "hosts": [
           "cluster.scalardb.example.com",
           "localhost"
       ],
       "key": {
           "algo": "ecdsa",
           "size": 256
       },
       "names": [
           {
               "C": "JP",
               "ST": "Tokyo",
               "L": "Shinjuku",
               "O": "ScalarDB Cluster Test"
           }
       ]
   }
   EOF

7. Envoy の秘密キーおよび証明書ファイルを作成します。

   cfssl gencert -ca ca.pem -ca-key ca-key.pem -config ca-config.json -profile scalar-test-ca envoy.json | cfssljson -bare envoy

8. ScalarDB Cluster の秘密キーおよび証明書ファイルを作成します。

   cfssl gencert -ca ca.pem -ca-key ca-key.pem -config ca-config.json -profile scalar-test-ca scalardb-cluster.json | cfssljson -bare scalardb-cluster

9. 秘密キーおよび証明書ファイルが作成されたことを確認します。

   ls -1

   [コマンド実行結果]

   ca-config.json
   ca-key.pem
   ca.csr
   ca.json
   ca.pem
   envoy-key.pem
   envoy.csr
   envoy.json
   envoy.pem
   scalardb-cluster-key.pem
   scalardb-cluster.csr
   scalardb-cluster.json
   scalardb-cluster.pem

ステップ 5. Helm チャートを使用して Kubernetes クラスターに ScalarDB Cluster をデプロイする

1. Scalar helm リポジトリを追加します。

   helm repo add scalar-labs https://scalar-labs.github.io/helm-charts

2. ScalarDB Cluster のカスタム値ファイル (scalardb-cluster-custom-values.yaml) を作成します。

   cat << 'EOF' > ${HOME}/scalardb-cluster-test/scalardb-cluster-custom-values.yaml
   envoy:
   
     enabled: true
   
     tls:
       downstream:
         enabled: true
         certChainSecret: "envoy-tls-cert"
         privateKeySecret: "envoy-tls-key"
       upstream:
         enabled: true
         overrideAuthority: "cluster.scalardb.example.com"
         caRootCertSecret: "scalardb-cluster-tls-ca"
   
   scalardbCluster:
   
     image:
       repository: "ghcr.io/scalar-labs/scalardb-cluster-node-byol-premium"
   
     scalardbClusterNodeProperties: |
       ### Necessary configurations for deployment on Kuberetes
       scalar.db.cluster.membership.type=KUBERNETES
       scalar.db.cluster.membership.kubernetes.endpoint.namespace_name=${env:SCALAR_DB_CLUSTER_MEMBERSHIP_KUBERNETES_ENDPOINT_NAMESPACE_NAME}
       scalar.db.cluster.membership.kubernetes.endpoint.name=${env:SCALAR_DB_CLUSTER_MEMBERSHIP_KUBERNETES_ENDPOINT_NAME}
   
       ### Storage configurations
       scalar.db.contact_points=jdbc:postgresql://postgresql-scalardb-cluster.default.svc.cluster.local:5432/postgres
       scalar.db.username=${env:SCALAR_DB_CLUSTER_POSTGRES_USERNAME}
       scalar.db.password=${env:SCALAR_DB_CLUSTER_POSTGRES_PASSWORD}
       scalar.db.storage=jdbc
   
       ### SQL configurations
       scalar.db.sql.enabled=true
   
       ### Auth configurations
       scalar.db.cluster.auth.enabled=true
       scalar.db.cross_partition_scan.enabled=true
   
       ### TLS configurations
       scalar.db.cluster.tls.enabled=true
       scalar.db.cluster.tls.ca_root_cert_path=/tls/scalardb-cluster/certs/ca.crt
       scalar.db.cluster.node.tls.cert_chain_path=/tls/scalardb-cluster/certs/tls.crt
       scalar.db.cluster.node.tls.private_key_path=/tls/scalardb-cluster/certs/tls.key
       scalar.db.cluster.tls.override_authority=cluster.scalardb.example.com
   
       ### License key configurations
       scalar.dl.licensing.license_key=${env:SCALAR_DB_CLUSTER_LICENSE_KEY}
       scalar.dl.licensing.license_check_cert_pem=${env:SCALAR_DB_CLUSTER_LICENSE_CHECK_CERT_PEM}
   
     tls:
       enabled: true
       overrideAuthority: "cluster.scalardb.example.com"
       caRootCertSecret: "scalardb-cluster-tls-ca"
       certChainSecret: "scalardb-cluster-tls-cert"
       privateKeySecret: "scalardb-cluster-tls-key"
   
     secretName: "scalardb-credentials-secret"
   EOF

3. ライセンスキーと証明書を環境変数に設定します。 ライセンスキーをお持ちでない場合は、お問い合わせ してください。

   SCALAR_DB_CLUSTER_LICENSE_KEY=<YOUR_LICENSE_KEY>
   SCALAR_DB_CLUSTER_LICENSE_CHECK_CERT_PEM=<CERT_PEM_FOR_YOUR_LICENSE_KEY>

4. 資格情報とライセンスキーを含むシークレット リソース「scalardb-credentials-secret」を作成します。

   kubectl create secret generic scalardb-credentials-secret \
     --from-literal=SCALAR_DB_CLUSTER_POSTGRES_USERNAME=postgres \
     --from-literal=SCALAR_DB_CLUSTER_POSTGRES_PASSWORD=postgres \
     --from-literal=SCALAR_DB_CLUSTER_LICENSE_KEY=${SCALAR_DB_CLUSTER_LICENSE_KEY} \
     --from-literal=SCALAR_DB_CLUSTER_LICENSE_CHECK_CERT_PEM=${SCALAR_DB_CLUSTER_LICENSE_CHECK_CERT_PEM} \
     -n default

5. Envoy の秘密キーファイルと証明書ファイルを含むシークレットリソースを作成します。

   kubectl create secret generic envoy-tls-cert --from-file=tls.crt=${HOME}/scalardb-cluster-test/certs/envoy.pem -n default
   kubectl create secret generic envoy-tls-key --from-file=tls.key=${HOME}/scalardb-cluster-test/certs/envoy-key.pem -n default

6. ScalarDB Cluster の秘密キー、証明書、CA 証明書ファイルを含むシークレットリソースを作成します。

   kubectl create secret generic scalardb-cluster-tls-ca --from-file=ca.crt=${HOME}/scalardb-cluster-test/certs/ca.pem -n default
   kubectl create secret generic scalardb-cluster-tls-cert --from-file=tls.crt=${HOME}/scalardb-cluster-test/certs/scalardb-cluster.pem -n default
   kubectl create secret generic scalardb-cluster-tls-key --from-file=tls.key=${HOME}/scalardb-cluster-test/certs/scalardb-cluster-key.pem -n default

7. ScalarDB Cluster のチャートのバージョンを設定します。

   SCALAR_DB_CLUSTER_VERSION=3.12.2
   SCALAR_DB_CLUSTER_CHART_VERSION=$(helm search repo scalar-labs/scalardb-cluster -l | grep -F "${SCALAR_DB_CLUSTER_VERSION}" | awk '{print $2}' | sort --version-sort -r | head -n 1)

8. ScalarDB Cluster をデプロイします。

   helm install scalardb-cluster scalar-labs/scalardb-cluster -f ${HOME}/scalardb-cluster-test/scalardb-cluster-custom-values.yaml --version ${SCALAR_DB_CLUSTER_CHART_VERSION} -n default

9. ScalarDB Cluster ポッドがデプロイされているかどうかを確認します。

   kubectl get pod -n default

   [コマンド実行結果]

   NAME                                     READY   STATUS    RESTARTS   AGE
   postgresql-scalardb-cluster-0            1/1     Running   0          4m30s
   scalardb-cluster-envoy-7cc948dfb-4rb8l   1/1     Running   0          18s
   scalardb-cluster-envoy-7cc948dfb-hwt96   1/1     Running   0          18s
   scalardb-cluster-envoy-7cc948dfb-rzbrx   1/1     Running   0          18s
   scalardb-cluster-node-7c6959c79d-445kj   1/1     Running   0          18s
   scalardb-cluster-node-7c6959c79d-4z54q   1/1     Running   0          18s
   scalardb-cluster-node-7c6959c79d-vcv96   1/1     Running   0          18s

   ScalarDB Cluster ポッドが適切にデプロイされている場合は、ステータスが 実行中 であることがわかります。

10. ScalarDB Cluster サービスがデプロイされているかどうかを確認します。

    kubectl get svc -n default

    [Command execution result]

    NAME                             TYPE        CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP   PORT(S)     AGE
    kubernetes                       ClusterIP   10.96.0.1       <none>        443/TCP     7h34m
    postgresql-scalardb-cluster      ClusterIP   10.96.92.27     <none>        5432/TCP    4m52s
    postgresql-scalardb-cluster-hl   ClusterIP   None            <none>        5432/TCP    4m52s
    scalardb-cluster-envoy           ClusterIP   10.96.250.175   <none>        60053/TCP   40s
    scalardb-cluster-envoy-metrics   ClusterIP   10.96.40.197    <none>        9001/TCP    40s
    scalardb-cluster-headless        ClusterIP   None            <none>        60053/TCP   40s
    scalardb-cluster-metrics         ClusterIP   10.96.199.135   <none>        9080/TCP    40s

    ScalarDB クラスター サービスが適切にデプロイされている場合は、CLUSTER-IP 列にプライベート IP アドレスが表示されます。

注記

postgresql-scalardb-cluster-hl と scalardb-cluster-headless の CLUSTER-IP 値は、IP アドレスがないため None になります。

ステップ 6. クライアントコンテナを開始する

クライアントコンテナでCAの証明書ファイルを使用します。 そこで、シークレットリソースを作成し、クライアントコンテナにマウントします。

1. シークレットリソース client-ca-cert を作成します。

   kubectl create secret generic client-ca-cert --from-file=certificate=${HOME}/scalardb-cluster-test/certs/ca.pem -n default

2. クライアントポッドのマニフェストファイル (scalardb-cluster-client-pod.yaml) を作成します。

   cat << 'EOF' > ${HOME}/scalardb-cluster-test/scalardb-cluster-client-pod.yaml
   apiVersion: v1
   kind: Pod
   metadata:
     name: "scalardb-cluster-client"
   spec:
     containers:
       - name: scalardb-cluster-client
         image: eclipse-temurin:8
         command: ['sleep']
         args: ['inf']
         env:
           - name: SCALAR_DB_CLUSTER_VERSION
             value: SCALAR_DB_CLUSTER_CLIENT_POD_SCALAR_DB_CLUSTER_VERSION
         volumeMounts:
           - name: "client-ca-cert"
             mountPath: "/certs/ca/ca.pem"
             subPath: certificate
             readOnly: true
     volumes:
       - name: "client-ca-cert"
         secret:
           secretName: "client-ca-cert"
     restartPolicy: Never
   EOF

3. マニフェスト ファイルで ScalarDB Cluster のバージョンを設定します。

   sed -i s/SCALAR_DB_CLUSTER_CLIENT_POD_SCALAR_DB_CLUSTER_VERSION/${SCALAR_DB_CLUSTER_VERSION}/ ${HOME}/scalardb-cluster-test/scalardb-cluster-client-pod.yaml

4. クライアントポッドをデプロイします。

   kubectl apply -f ${HOME}/scalardb-cluster-test/scalardb-cluster-client-pod.yaml -n default

5. クライアントコンテナが実行されているかどうかを確認します。

   kubectl get pod scalardb-cluster-client -n default

   [コマンド実行結果]

   NAME                      READY   STATUS    RESTARTS   AGE
   scalardb-cluster-client   1/1     Running   0          26s

ステップ 7. ScalarDB Cluster SQL CLI をダウンロードしてクライアント コンテナにコピーします

1. ScalarDB Cluster SQL CLI を リリース からディレクトリ ${HOME}/scalardb-cluster-test/ の下にダウンロードします。

2. ScalarDB Cluster SQL CLI をクライアント コンテナにコピーします。

   kubectl cp ${HOME}/scalardb-cluster-test/scalardb-cluster-sql-cli-${SCALAR_DB_CLUSTER_VERSION}-all.jar scalardb-cluster-client:/

ステップ 8. クライアントコンテナで ScalarDB Cluster SQL CLI を実行する

1. クライアントコンテナで bash を実行します。

   kubectl exec -it scalardb-cluster-client -n default -- bash

   次の手順移行のコマンドは、クライアントコンテナ内で実行する必要があります。

2. database.properties ファイルを作成します。

   cat << 'EOF' > /database.properties
   # ScalarDB Cluster configurations
   scalar.db.sql.connection_mode=cluster
   scalar.db.sql.cluster_mode.contact_points=indirect:scalardb-cluster-envoy.default.svc.cluster.local
   
   # Auth configurations
   scalar.db.cluster.auth.enabled=true
   scalar.db.sql.cluster_mode.username=admin
   scalar.db.sql.cluster_mode.password=admin
   
   # TLS configurations
   scalar.db.cluster.tls.enabled=true
   scalar.db.cluster.tls.ca_root_cert_path=/certs/ca/ca.pem
   scalar.db.cluster.tls.override_authority=envoy.scalar.example.com
   EOF

3. ScalarDB Cluster SQL CLI を実行します。

   java -jar /scalardb-cluster-sql-cli-${SCALAR_DB_CLUSTER_VERSION}-all.jar --config /database.properties

4. サンプル名前空間 ns を作成します。

   CREATE NAMESPACE ns;

5. 名前空間 ns の下にサンプル テーブル tbl を作成します。

   CREATE TABLE ns.tbl (a INT, b INT, c INT, PRIMARY KEY(a, b));

6. サンプルレコードを挿入します。

   INSERT INTO ns.tbl VALUES (1,2,3), (4,5,6), (7,8,9);

7. 挿入したサンプル レコードを選択します。

   SELECT * FROM ns.tbl;

   [コマンド実行結果]

   0: scalardb> SELECT * FROM ns.tbl;
   +---+---+---+
   | a | b | c |
   +---+---+---+
   | 7 | 8 | 9 |
   | 1 | 2 | 3 |
   | 4 | 5 | 6 |
   +---+---+---+
   3 rows selected (0.059 seconds)

ステップ 9. すべてのリソースを削除する

Kubernetes クラスターで ScalarDB Cluster のテストが完了したら、すべてのリソースを削除します。

1. ScalarDB Cluster と PostgreSQL をアンインストールします。

   helm uninstall -n default scalardb-cluster postgresql-scalardb-cluster

2. クライアントコンテナを削除します。

   kubectl delete pod scalardb-cluster-client --grace-period 0 -n default

3. シークレットリソースを削除します。

   kubectl delete secrets scalardb-credentials-secret scalardb-cluster-tls-key scalardb-cluster-tls-cert scalardb-cluster-tls-ca envoy-tls-key envoy-tls-cert client-ca-cert

4. 作業ディレクトリとサンプル ファイル (構成ファイル、秘密キー、および証明書) を削除します。

   cd ${HOME}

   rm -rf ${HOME}/scalardb-cluster-test/

参考文献

Scalar 製品の監視またはログ記録を開始する方法については、次のドキュメントで説明しています。

• Helm Charts の入門 (Prometheus Operator を使用したモニタリング)
• Helm Charts の入門 (Loki スタックを使用したロギング)
• Helm Charts の入門 (Scalar Manager)