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Kubernetes Operator 的控制器

部署MongoDB Search 和 Vector Search

您可以在Kubernetes集群中部署MongoDB Search 和 Vector Search，直接在应用程序中构建强大的搜索体验。使用MongoDB Search 和 Vector Search，您可以构建传统的文本搜索和AI支持的向量搜索功能，这些功能可自动与本地部署MongoDB 数据库同步。这样一来，在提供高级搜索功能的同时，就无需保持不同的系统同步。要学习；了解详情，请参阅：

要在本地部署中启用全文和语义搜索等搜索功能，必须部署MongoDB搜索和向量搜索进程(mongot)，并将其与MongoDB 数据库部署(mongod) 连接。部署 mongot 是可选的，仅当您计划使用其提供的搜索功能时才需要部署。

MongoDB数据库进程 (mongod) 充当 mongot 的所有搜索查询的代理。mongod 将查询转发到 mongot，由其处理该查询。mongot 将查询结果返回给 mongod，然后将结果转发给您。您从不直接与 mongot交互。

每个 mongot进程都有自己的持久卷，不与数据库或其他搜索节点共享。存储用于维护根据持续源自数据库的数据构建的索引。索引定义（元数据）存储在数据库中。

mongot 执行以下操作：

  • 管理索引。

    mongot 负责更新数据库中的索引定义。

  • 从数据库中获取数据。

    mongot 节点与数据库建立永久连接，以便实时更新数据库中的索引。

  • 处理搜索查询。

    当 mongod 收到 $search、$searchMeta 或 $vectorSearch 查询时，它会将查询定向到 mongot 节点之一。接收查询的 mongot 会处理查询、聚合数据，并将结果返回给 mongod，然后再将结果转发给用户。

mongot 组件与单个MongoDB副本集紧密耦合，不能在多个数据库或副本集之间共享。对于副本集部署，由一群组专用搜索节点为副本集提供服务。对于分片集群，每个分片都维护自己独立的 mongot 节点群组。分片不股票mongot 实例。

mongot 和 mongod 之间的网络连接是双向的：

  • mongot 建立与副本集的连接，以获取用于构建索引和运行查询的数据。

  • mongod 连接到 mongot 以转发搜索相关操作，例如索引管理和查询数据。

spec.replicas字段控制Kubernetes Operator 部署的 mongot 实例数量。对于副本集源，spec.replicas 设置 mongot Pod 的总数。对于分片集群源，spec.replicas 设置每个分片的 mongot Pod 数量。

如果将 spec.replicas设立为大于 1 的值，则必须在 mongod 和 mongot Pod 之间放置一个 L7 负载负载均衡器。mongod进程打开一个与 mongot 的长期 TCP 连接，因此 L4 负载负载均衡器无法在多个 mongot 实例之间分配查询 — 所有流量都流经该一个连接。L7 负载负载均衡器支持HTTP /2 和 gRPC，因此可以跨 mongot Pod 分发单个 gRPC 流，同时在查询游标运行期间将每个流固定到单个 mongot。

MongoDB Search 和 Vector Search 部署

有或没有Kubernetes Operator 的搜索部署架构没有太大区别。Kubernetes Operator 简化了部署功能齐全的搜索节点所需的步骤，尤其是当数据库也由Kubernetes Operator托管时。

要部署，请应用MongoDBSearch 自定义资源 (CR)， Kubernetes 操作符 会选择该资源并开始部署 mongot Pod，并请求 spec 中指定的持久存储。通过Kubernetes 操作符 部署的MongoDB Search 和 向量搜索 可以针对Kubernetes 操作符 在同一Kubernetes 集群内部署的MongoDB 副本集或集群，或完全独立的外部MongoDB 部署（副本集或集群）。要学习；了解如何部署和配置 mongot 以使用：

先决条件

要在以下位置使用MongoDB Search 和 Vector Search：

  • MongoDB Community部署，您必须使用Kubernetes 操作符 在Kubernetes集群内部署功能齐全的MongoDB 8.2 或更高版本副本集或分片集群。

  • MongoDB Enterprise部署，必须通过以下方式之一部署功能齐全的MongoDB 8.2 或更高版本的副本集或分片集群：

    • 使用Kubernetes Operator 在Kubernetes集群内部

    • Kubernetes集群外部

  • Cloud Manager或MongoDB Ops Manager实例

开始之前，请考虑以下事项：

Considerations

描述存储、网络、资源、Kubernetes版本和兼容性、命名空间和RBAC以及集群DNS要求。

  • 您必须有有效的 StorageClass，才能在Kubernetes集群中创建持久卷。如果没有它，您的 PersistentVolumeClaims 可能会保持待处理状态，并且MongoDB可能没有持久性存储。

  • 您必须具有正确配置的集群网络。ClusterIP、NodePort 或 LoadBalancer 等服务必须能够路由流量。如果外部客户端需要访问权限，设立设置入口或负载负载均衡器。

  • 必须为数据库和搜索节点分配足够的 CPU、内存和磁盘空间，因为 MongoDB 数据库、MongoDB 搜索和向量搜索工作负载属于资源密集型工作负载。我们建议在 Pod 规范中使用请求和限制，以避免驱逐或限制。

  • 您要使用的MongoDB操作符或Helm图表必须支持您的Kubernetes版本。某些 CRD 或 API 因版本而异。要了解更多信息，请参阅Kubernetes 操作符兼容性的 MongoDB 控制器。

  • 您必须创建任何所需的 RBAC 角色和角色绑定，这样 Kubernetes 操作符和 Pod 中运行的进程才能管理资源。

  • 如果您需要多个 mongot 实例（spec.replicas 大于 1），则需要一个负载负载均衡器。Kubernetes 操作符 可以自动部署和管理Envoy 代理 (spec.loadBalancer.managed: {})，您也可以提供自己的 L7 负载均衡器(spec.loadBalancer.unmanaged)。

  • 如果您需要具有多个 mongot 实例的分片集群，请确保您有足够的集群资源来容纳所有分片的 Pod 总数。每个分片都有自己独立的 mongot Pod群组。负载负载均衡器将流量分派到正确的 mongot群组。它读取传入流量的TLS SNI字段以识别原始分片，并将流量路由到属于该分片的mongot Pod。因此，您必须为每个分片配置不同的搜索主机名。

限制

描述部署MongoDB Search 和 Vector Search 时的限制。

无法在以下架构上部署MongoDB Search 和 Vector Search：

  • IBM Power (ppc64le)

  • IBM Z (s390x)

配置任务

下表显示了Kubernetes 操作符 自动执行的配置任务以及您必须执行的操作，才能在Kubernetes中成功部署MongoDB Search 和 向量搜索，以及连接到Kubernetes或外部MongoDB 部署中的MongoDB副本集或集群。

任务
（在 Kubernetes 内）
执行者
（外部MongoDB）执行者

在Kubernetes内部署MongoDB Ops Manager

Kubernetes Operator
Kubernetes Operator

在Kubernetes外部部署Cloud Manager或MongoDB Ops Manager

您

您

部署MongoDB副本集或分片集群

Kubernetes Operator

您

创建 MongoDBSearch 自定义资源

您

您

为MongoDB 部署提供连接字符串

Kubernetes Operator

您

创建 mongot 配置 YAML

Kubernetes Operator
Kubernetes Operator

在每个 mongod进程中设置必要的副本集参数

Kubernetes Operator

您

为 mongot 创建具有 searchCoordinator角色的用户

Kubernetes Operator 和您通过应用 MongoDBUser资源

您

使用具有查询搜索所需权限的用户配置MongoDB副本集

您

您

创建MongoDB Search 和 Vector Search 索引

您

您

向外部公开搜索Pod 或负载负载均衡器，以便从每个 mongod节点进行连接

没有必要

您

向外部公开 mongod Pod，以便从 mongot 节点进行连接

没有必要

您

配置托管负载负载均衡器（当 spec.replicas 大于 1 时）

Kubernetes Operator
Kubernetes Operator

配置非托管负载负载均衡器（当 spec.replicas 大于 1 时）

您

您

预配每个分片的TLS证书（具有TLS的分片的集群）

您

您

向外部公开负载负载均衡器（外部MongoDB + 托管负载均衡器）

没有必要

您

mongod和mongot均已部署在Kubernetes中

在Kubernetes集群中运行的mongod和mongot进程的架构。

下图显示了Kubernetes集群中具有MongoDB Enterprise副本集的单个MongoDB Search 和 Vector Search实例的部署架构。

Kubernetes 中的搜索和向量搜索部署架构
点击放大

下图显示了Kubernetes Operator 在Kubernetes集群中为带有MongoDB Enterprise版副本集的MongoDB Search 和 Vector Search 部署的组件。

带有搜索和向量搜索组件的 MongoDB Enterprise 副本集
点击放大

当 mongot 和 mongod 进程同时部署在Kubernetes集群内时， Kubernetes Operator 会自动为这两个进程执行配置。具体来说， Kubernetes Operator 执行以下操作：

  1. 使用 spec.source.mongodbResourceRef 查找 MongoDBSearch 引用的MongoDB CR，或根据命名约定查找与 MongoDBSearch 同名的MongoDB CR。对于分片的集群， Kubernetes 操作符 从引用的 MongoDB资源中自动发现分片拓扑结构（分片名称、副本集成员和mongos路由器）。

  2. 在 YAML 文件中生成 mongot 配置，并将其保存到名为 <MongoDBSearch.metadata.name>-search-config 的配置映射中。

    配置映射由搜索Pod 挂载，YAML 配置由 mongot 的进程在初创企业时使用。生成的 YAML 包含有关如何连接到副本集、TLS 设置等的所有信息。

  3. 部署名为 <MongoDBSearch.metadata.name>-search 的MongoDB Search 和 向量搜索 有状态设立，并根据 CR 中的 spec.persistence 和 spec.resourceRequirements 设置配置存储和资源要求。对于分片集群源， Kubernetes 操作符 会为每个分片创建一个 StatefulSet。每个 StatefulSet 都使用命名模式<name>-search-0-<shardName> 并包含 spec.replicas 个 Pod，默认为 1。命名模式中的 0 为将来的多集群兼容性保留集群索引。

  4. 如果需要负载负载均衡器(spec.loadBalancer.managed)，请为MongoDB 集群部署单个 Envoy 代理 Deployment。Envoy 代理处理 mongod 和 mongot Pod 之间的 L7 路由、mTLS 终止以及 gRPC流固定。

  5. 通过添加必要的 setParameter 选项（包括 mongot 主机的主机名和端口号）来更新每个 mongod进程的配置。配置负载均衡器时，mongotHost 和 searchIndexManagementHostAndPort点指向负载均衡器终结点，而不是 mongot Pod。对于分片的集群，每个分片的 mongod 进程接收该分片的负载均衡器终结点。

您必须执行以下操作：

  1. 使用 MongoDBUser 自定义资源在副本集创建用户。mongot 使用该用户的凭证连接到副本集以获取数据：

    • 用户名可以是任意的（在示例中，我们使用 search-sync-source-user），但必须设立searchCoordinator角色。

    • 该用户的用户名和密码分别在 MongoDBSearch.spec.source.username 和 MongoDBSearch.spec.source.passwordSecretRef 中传递。

      密码密钥可以指用于创建 MongoDBUser 规范（在 MongoDBUser.spec.source.passwordSecretKeyRef 中）的包含用户密码的相同密钥。

  2. 配置并应用MongoDBSearch 自定义资源。

要学习；了解有关 进程的 CR mongot设置的更多信息，请参阅MongoDB搜索和向量搜索设置。

mongot部署在Kubernetes中， mongod在Kubernetes外部运行

部署在Kubernetes集群中的mongot进程的架构，用于使用在Kubernetes集群外部运行的mongod进程。

下图展示了使用外部MongoDB Enterprise版副本集的Kubernetes集群中MongoDB Search 和 Vector Search 的部署架构。

带有外部 MongoDB 的搜索和向量搜索部署
点击放大

下图显示了Kubernetes Operator 在Kubernetes集群中为MongoDB Search 和 Vector Search 部署的组件。

具有外部 MongoDB 副本集的搜索部署组件
点击放大

要在Kubernetes外部MongoDB 部署时使用MongoDB Search 和向量搜索，请使用Kubernetes 操作符部署mongot 并手动执行一些步骤。Kubernetes 操作符 处理搜索Pod 的配置。但是，当MongoDB 部署在Kubernetes外部时，您必须重新配置MongoDB节点和网络。

您负责以下手动配置：

外部副本集配置

  1. 在外部副本集的每个 mongod进程上使用 setParameter 配置以下参数。配置时，将 <search-service-hostname>:27028 替换为 MongoDBSearch 服务的实际可解析主机名和端口。

    setParameter:
      mongotHost: "<search-service-hostname>:27028"
      searchIndexManagementHostAndPort: "<search-service-hostname>:27028"
      skipAuthenticationToSearchIndexManagementServer: false
      searchTLSMode: "disabled"  # or "requireTLS" for TLS deployments
      useGrpcForSearch: true

    • 对于单个 mongot实例（无负载负载均衡器），mongotHost 直接指向 mongot 服务主机名 (<name>-search-svc:27028)。

    • 对于具有负载均衡器的多个 mongot 实例，mongotHost 改为指向负载均衡器终结点。

    • 对于托管负载均衡器， Kubernetes 操作符 使用 spec.source.mongodbResourceRef 自动配置 mongotHost。

    • 对于外部MongoDB部署，必须将 mongotHost设立为您在 spec.loadBalancer.managed.externalHostname 或 spec.loadBalancer.unmanaged.endpoint 中指定的负载均衡器终结点。

  2. 在外部副本集为搜索同步进程创建一个用户。此用户必须具有 searchCoordinator角色。

    - userName: "search-sync-source"
      password: "<your-search-sync-password>"
      database: "admin"
      roles:
        - role: "searchCoordinator"
          db: "admin"
外部分片集群配置

重要

在标准MongoDB分片集群部署中，客户端仅连接到 mongos 路由器，而从不直接连接到分片副本集。但是，当您部署mongot 时，每个分片群组中的 mongot 进程将同时连接到 mongos 路由器和该分片的所有 mongod 进程。因此，您必须将每个分片的副本集直接公开给 mongot 进程。确保您的网络和防火墙规则允许从Kubernetes集群直接连接到每个分片的 mongod 实例，而不仅仅是 mongos 路由器。

您在 spec.source.external.shardedCluster.shards 中指定的 shardName 值必须遵循Kubernetes命名规则：

  • 仅包含小写字母数字字符、- 或 .。

  • 以字母字符开头，以字母数字字符结尾。

  • 不包含下划线。如果您的MongoDB分片名称使用下划线，请将其替换为破折号。

  • MongoDBSearch.metadata.name 和 shardName 的总长度必须小于 50 个字符。

shardName 不需要与MongoDB中的确切分片名称匹配。Kubernetes 操作符 仅使用它来命名Kubernetes资源。

当您将 MongoDBSearch 连接到外分片集群时，您必须：

  1. 使用 mongos 路由器主机和按分片的副本集主机在 MongoDBSearch CR 中配置 spec.source.external.shardedCluster。

  2. 在每个分片的 mongod 进程上设置 mongotHost 和 searchIndexManagementHostAndPort 参数。将每个分片指向自己的 mongot群组（如果使用多个 mongot 实例，则指向自己的负载均衡器终结点）。

  3. 确保以下之间的双向网络连接：

    • 每个分片的 mongod 节点和相应的 mongot Pod（或负载负载均衡器）。

    • mongot Pod 和 mongos 路由器（用于查询路由）。

    • mongot Pod 和每个分片的 mongod 节点（用于数据同步）。

如果将托管负载负载均衡器与外分片集群一起使用，请指定带有 {shardName} 占位符（示例{shardName}.search-lb.example.com）的 spec.loadBalancer.managed.externalHostname。向外部公开 Envoy 服务，以便每个分片的 mongod 节点都可以使用该分片的唯一主机名访问该服务。负载负载均衡器从传入连接中读取TLS SNI字段，以确定流量源自哪个分片，并将其分派到属于该分片的 mongot Pod。这种基于SNI的路由是负载负载均衡器用于区分分片之间流量的唯一机制，这就是每个分片必须通过不同主机名进行连接的原因。

Kubernetes配置

  1. 配置并应用MongoDBSearch CR，其中 spec.source.external 指向外部MongoDB托管。

  2. 为搜索同步用户的密码创建Kubernetes密钥。

    apiVersion: v1
    kind: Secret
    metadata:
      name: search-sync-source-password
    stringData:
      password: "your-search-sync-password"

  3. 配置网络和 DNS，确保外部MongoDB和搜索Pod 之间的双向连接。您的外部MongoDB环境必须能够解析您的搜索服务主机名 (<search-service-hostname>)。

要学习；了解有关用于连接到外部 mongod进程的 mongot进程的CR设置的更多信息，请参阅MongoDB搜索和向量搜索设置。

安全性

下图说明了 mongot进程的安全配置。如果MongoDB服务器位于Kubernetes集群内部，Kubernetes Operator 会自动为MongoDB 搜索和向量搜索设置密钥文件身份验证。如果MongoDB服务器位于外部，则必须创建一个包含副本集凭证的kubernetes secret，并在 MongoDBSearch CR 中引用它。

显示用于搜索的密钥文件身份验证和 TLS 配置的图表。
点击放大

身份验证

mongot进程使用 mTLS 对 mongod 连接进行身份验证。启用TLS后，mongot进程将使用MongoDB服务器的TLS证书作为客户端证书进行身份验证。此证书根据配置 mongot 的 CA 证书进行验证。为了使身份验证正常工作，您必须在启用 TLS 的情况下配置 mongot 和 mongod。

当配置为索引同一 Kubernetes 集群中的 MongoDB 资源时，Kubernetes 操作符会自动将 mongod CA 证书传播到 mongot，并为搜索查询连接启用 mTLS（如果 MongoDB 和 MongoDBSearch 资源都配置了 TLS）。如果MongoDB副本集部署在Kubernetes外部，则必须创建一个包含副本集 CA 证书的kubernetes secret，并在 MongoDBSearch.spec.source.external.tls.ca字段中引用它，以便为搜索查询请求启用mTLS身份验证。

传输层安全

MongoDBSearch 可以使用 TLS 保护传输中的数据和凭证。对于索引管理命令和搜索查询，设立spec.security.tls字段并提供 TLS 证书。您可以将此字段设立为空对象({})，以使用默认设置启用TLS。

自版本 1.8.0 起已弃用。 : spec.security.tls.certificateKeySecretRef 已弃用。对于副本集部署，Kubernetes 操作符仍支持 certificateKeySecretRef，但应迁移到 spec.security.tls.certsSecretPrefix。对于分片集群部署，您不能使用 certificateKeySecretRef，因为 Kubernetes 操作符会为每个分片读取单独的 mongot 服务器证书密钥。

spec.security.tls.certsSecretPrefix 是可选字段。指定后， Kubernetes 操作符 会在其读取的所有证书密钥名称前加上 <certsSecretPrefix>-。Kubernetes 操作符 读取以下证书密钥：

mongot 证书

集群拓扑结构
mongot 证书

副本集

[<certsSecretPrefix>-]<name>-search-cert

分片集群

[<certsSecretPrefix>-]<name>-search-0-<shardName>-cert (per shard)

负载均衡器证书

如果设立spec.loadBalancer.managed，则负载负载均衡器客户端证书为 [<certsSecretPrefix>-]<name>-search-lb-0-client-cert。下表显示了负载负载均衡器服务器证书：

集群拓扑结构
证书

副本集

[<certsSecretPrefix>-]<name>-search-lb-0-cert

分片集群

[<certsSecretPrefix>-]<name>-search-lb-0-<shardName>-cert

TLS 证书必须由颁发MongoDB副本集使用的 CA 证书的同一 CA 颁发和签名。

当 MongoDBSearch 和 MongoDB 都由Kubernetes 操作符 部署时，根本的mongot 和 mongod 配置主要由Kubernetes 操作符 本身处理。如果将MongoDB副本集部署在Kubernetes集群之外：

  • .spec.source.external.tls 字段必须使用Kubernetes密钥填充，该密钥包含您用于配置 mongod 的相同 CA 证书。

  • searchTLSMode 参数必须在 mongod 配置中设立为 requireTLS。

负载均衡器 mTLS

在没有负载负载均衡器的情况下，mongod 使用 mTLS 直接连接到 mongot。mongod 提供自己的客户端证书，mongot 根据受信任的 CA 对其进行验证。

如果您配置托管负载负载均衡器(spec.loadBalancer.managed)，Envoy 代理会终止与 mongod 的 mTLS 连接，并与 mongot 建立新的 mTLS 连接。由于负载负载均衡器会终止并重新建立连接，因此在连接到 mongot 时，它会使用自己的客户端证书，而不是原始的 mongod 证书。mongot CA 必须信任颁发负载均衡器客户端证书的证书颁发机构。Kubernetes 操作符 自动管理 Envoy TLS 配置。它需要以下证书：

  • mongod 连接到的 Envoy 代理的 服务器证书。负载负载均衡器使用此证书终止传入的 mTLS 连接。

  • Envoy 代理的客户端证书，负载负载均衡器在建立上游 mTLS 连接时向 mongot 提供该证书。

遵循 spec.security.tls.certsSecretPrefix 定义的命名约定，将这些证书预配为Kubernetes Secret。有关完整的命名模式，请参阅MongoDB Search 和 向量搜索 Settings。

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