mysql-kube

mysql-kube は、Kubernetes 上で MariaDB(MySQL) の Pod を立ち上げ稼働させるための マイクロサービス です。
本リポジトリには、必要なマニフェストファイルが入っています。
また、本リポジトリには、MySQLの初期設定と、Pod立ち上げ後のテーブルの作成に関する手順が含まれています。
AIONでは、MySQLは主に、エッジアプリケーションで発生した静的なデータを保持・維持するために用いられます。

動作環境

• OS: Linux OS

• CPU: ARM/AMD/Intel

• Kubernetes

mysql-kube を用いたエッジコンピューティングアーキテクチャ(OMOTE-Bakoアプリケーションの例)

mysql-kube は、下記の黄色い枠の部分のリソースです。

Kubernetes 上での MySQL の Pod 立ち上げ

以下の手順でKubernetes上にMySQLのPodを立ち上げます。

[1] 以下コマンドを実行してください
※ make install-default は、本レポジトリの Makefile 内にて定義されている独自の コマンドです。

$ make install-default PV_SIZE=1Gi USER_NAME=${MYSQL_USER} USER_PASSWORD=${MYSQL_PASSWORD}
PV_SIZE 任意のストレージサイズ
MYSQL_USER: 任意の「MySQLユーザ名」
MYSQL_PASSWORD: 任意の「MySQLパスワード」

[2] 以下コマンドでMySQLのPodが正常に起動している事を確認してください

$ kubectl get po | grep mysql

（※オプション）初期データを投入したい場合、[1] の事前に mysql_init内に初期データ挿入用のSQLファイルを配置してください

$ mkdir mysql_init
$ cp 初期データ挿入用のSQLファイルパス mysql_init/

MySQL 立上げ・稼働 のための Kubernetes マニフェストファイル の設定

上記 MySQL の Pod 立ち上げ により、以下の通りにマニフェストファイルが作成されます。

• ポート: 3306
• コンテナイメージ: mariadb:10.6
• volumeのマウント場所
  • persistentVolume:
    • コンテナ: /var/lib/mysql
    • hostOS: /mnt/mysql_data
  • initdb:
    • コンテナ: /docker-entrypoint-initdb.d
    • hostOS: /mnt/mysql_init
• タイムゾーン: Asia/Tokyo

Kubernetes Pod 上での MySQLデータベース の 立ち上げ

Kubernetes Pod 上で MySQLデータベースを立ち上げます。（下記の例では、データベースだけでなく、アプリケーションのコアテーブルを含む形でデータベースを立ち上げています）

$ kubectl exec -i <mysql-pods> -- /bin/sh -c "mysql -u <username> -p<password> --default-character-set=utf8" < ./sql/ui-backend-for-omotebako.sql

<mysql-pods>、<username>および<password>はセットアップ環境に合わせて変えること

MySQLデータベース における アプリケーション の テーブル の作成

MySQLデータベースに、アプリケーションのテーブルを作成します。

$ cd /path/to/calendar-module-kube-sql
$ kubectl exec -i <mysql-pods> -- /bin/sh -c "mysql -u <username> -p<password> --default-character-set=utf8 -D Omotebako" < ./calendar-module-kube-sql.sql

<mysql-pods>、<username>および<password>はセットアップ環境に合わせて変えること

MariaDB について

エッジ環境はスペックの制限があるため、機能性とパフォーマンスのバランスに優れているMariaDB(MySQL)を採用しています。
RDBMSにはSQLite、SQL ServerやPostgreSQLなどがあります。

• SQLite: 軽量で手頃だが、大規模なシステムでは機能不十分
• PostgreSQL: 高性能だが、処理コストが高い

MariaDB(MySQL)はSQL ServerやPostgreSQLの中間に位置し、高速で実用性が高いため、LatonaおよびAIONではエッジ環境で採用されています。

以下、MariaDBの特徴です。

MariaDB とは

MariaDBはMySQLから派生したもので、MySQLと高い互換性があります。

《MySQLとMariaDBの違い》

	MariaDB	MySQL
ライセンス	オープンソース(GPL)	オープンソース(プロプライエタリ・ライセンス)
管理	コミュニティによる管理	Oracle社によるベンダー管理
シェア	Linuxディストリビューションでの採用など急速に伸びている	非常に高い
セキュリティ（暗号化機能）	暗号化の対象が多い	暗号化は限られている
パフォーマンス	高い	MariaDBには劣る
堅牢性	高い	普通
クラスター構成	対応	非対応

リレーショナル・データベース

MariaDB(MySQL)は、リレーショナルデータベースです。 リレーショナルデータベースとは、データベース(DB)におけるデータを扱う方法の1つで、主に2つの特徴があります。

1. データは2次元(行×列)の表(テーブル)形式で表現
2. 「キー」を利用して、複数の表を結合(リレーション)して利用可能

データを2次元の表に分割し、また複数の表を様々な手法で結合して使うことで、複雑なデータを柔軟に扱うことができます。

高い拡張性・柔軟性・速度

MariaDB(MySQL)の利点は以下の通りです。

• システム規模が大きくなっても対応できる拡張性
• さまざまなテーブルタイプのデータを統合できる柔軟性
• 大規模なデータにも耐えうるような高速動作
• データを保護するためのセキュリティ機能（データベースにアクセスするためのアクセス制限、盗み見防止のデータ暗号機能、Webサイトなどを安全に接続するためのセキュリティ技術など）

トランザクションとロールバック

トランザクションとはDBシステムで実行される処理のまとまり、または作業単位のことです。
トランザクションを使うと複数のクエリをまとめて１つの処理として扱うことができます。

• 処理の途中でエラーになって処理を取り消したいような場合：「ロールバック; roll back」をすることで、そのトランザクションによる痕跡を消去してデータベースを一貫した状態（そのトランザクションを開始する前の状態）にリストアできます。
• あるトランザクションの全操作が完了した場合：そのトランザクションはシステムによって「コミット; commit」され、DBに加えられた更新内容が恒久的なものとなります。コミットされたトランザクションがロールバックされることはありません。

MariaDB(MySQL)では、トランザクション処理を行うことで、MariaDB(MySQL)のテーブルにデータを保存などをする際に、他のユーザーからのアクセスを出来ないようにテーブルをロックしています。

MySQL Workbench

MySQL Workbenchとは、MySQLの公式サイトにてMySQL Serverと共に無料で配布されている、 データ・モデリング、SQL 開発、およびサーバー設定、ユーザー管理、バックアップなどの包括的な管理ツールのことです。 コマンドラインではなくビジュアル操作（GUI）に対応しています。 MySQL Workbench は Windows、Linux、Mac OS X で利用可能です。

• データベース設計：新規にER図が作成できるほか、既存のデータベースからER図を逆に生成することも可能です。
• データベース開発：SQLのクエリ作成や実行だけでなく、最適化を直感的な操作で行えるビジュアル表示に対応しています。さらにSQLエディタにはカラーハイライト表示や自動補完機能のほか、SQLの実行履歴表示やSQLステートメントの再利用、オブジェクトブラウザにも対応しており、SQLエディタとしてもとても優秀な開発ツールです。
• データベース管理：ヴィジュアルコンソールによってデータベースの可視性が高められており、MySQLの管理をより容易にする工夫が凝らされています。さらにビジュアル・パフォーマンス・ダッシュボードの実装により、パフォーマンス指標を一目で確認できます。

SQL 基本操作

kubernetes内のmysqlを操作するにはpodに入る必要があります。

kubernetes　への入り方

• 作成したkubernetesのpod名取得

kubectl get pod

• kubernetes環境に入る

kubectl exec -it [POD_NAME] bash

mysql　への入り方

mysql -u[USER_NAME] -p[PASSWORD]

sql dataの作成

• Databaseの作成(同じ名前のDatabaseがなければ作成)

CREATE DATABASE IF NOT EXISTS [DATABASE_NAME] default character set utf8 ;

• Tableの作成

CREATE TABLE [DATABASE_NAME].[TABLE_NAME] (
  [COLUMN_NAME] [DATA_TYPE] [OPTION]
);

• recordの挿入

INSERT INTO `[DATABASE_NAME]` (`[COLUMN_NAME1]`, `[COLUMN_NAME2]`, `[COLUMN_NAME3]`)
VALUES
	('[VALUE1]','[VALUE2]','[VALUE3]');

sql dataの削除

• Databaseの削除

DROP DATABASE [DATABASE_NAME];

• Tableの削除

DROP TABLE [DATABASE_NAME].[TABLE_NAME];

• columnの条件に該当するrecordの削除

DELETE FROM [DATABASE_NAME].[TABLE_NAME] WHERE [COLUMN_NAME]="[VALUE]";

sql dataの取得

• データの全件取得

SELECT * 
FROM [DATABASE_NAME].[TABLE_NAME];

• 特定の列のデータ取得

SELECT [row_name]
FROM [DATABASE_NAME].[TABLE_NAME];

SELECT [row_name1], [row_name2], ... [row_name100]
FROM [DATABASE_NAME].[TABLE_NAME];

• 条件を指定してデータ取得

SELECT *
FROM [DATABASE_NAME].[TABLE_NAME]
WHERE [row_name]=[value];

SELECT *
FROM [DATABASE_NAME].[TABLE_NAME]
WHERE [row_name1]=[value1]
AND [row_name2]=[value2];

具体例

• データベース名：Users
• テーブル名：Address

id	name	address
1	sato	tokyo
2	tanaka	osaka
3	yamada	aichi

sql dataの作成

• Databaseの作成(同じ名前のDatabaseがなければ作成)

CREATE DATABASE IF NOT EXISTS Users default character set utf8

• Tableの作成

CREATE TABLE Users.Address (
  id int AUTO_INCREMENT,
  name varchar(20) NOT NULL DEFAULT '',
  address varchar(70) NOT NULL DEFAULT '',
  PRIMARY KEY (`id`)
);

• recordの挿入

INSERT INTO Address　VALUES　(NULL, 'kato', 'nagasaki');

id	name	address
1	sato	tokyo
2	tanaka	osaka
3	yamada	aichi
4	kato	nagasaki

sql dataの削除

• Databaseの削除

DROP DATABASE Users;

• Tableの削除

DROP TABLE Users.Address;

• columnの条件に該当するrecordの削除

DELETE FROM Users.Address WHERE name="tanaka";

id	name	address
1	sato	tokyo
3	yamada	aichi

sql dataの取得

• 全件取得

SELECT * FROM Users.Address;

id	name	address
1	sato	tokyo
2	tanaka	osaka
3	yamada	aichi

• 列指定

SELECT id, name FROM Users.Address;

id	name
1	sato
2	tanaka
3	yamada

• 条件指定

SELECT * FROM Users.Address WHERE id=1;

id	name	address
1	sato	tokyo

SELECT * FROM Users.Address WHERE id=2 AND name="tanaka";

id	name	address
2	tanaka	osaka