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Schulung PostgreSQL auf Kubernetes: Cloud-Native-Betrieb
CloudNativePG, Zalando Operator, Persistent Storage und automatisierter Failover
Schulungsformen
Offene Schulung
- 3 Tage
- 5 gesicherte Termine
- Köln / Online
- 2.030,00 p. P. zzgl. MwSt.
- Dritter Mitarbeitende kostenfrei
- Learning & Networking in einem. Garantierte Durchführung ab 1 Teilnehmenden.
Inhouse-/Firmenschulung
- 3 Tage - anpassbar
- Termin nach Wunsch
- In Ihrem Hause oder bei der GFU
- Preis nach Angebot
- Lernumgebung in der Cloud
- Inhalte werden auf Wunsch an die Anforderungen Ihres Teams angepasst.
Individualschulung
- 3 Tage - anpassbar
- Termin nach Wunsch
- In Ihrem Hause oder bei der GFU
- Preis nach Angebot
- Lernumgebung in der Cloud
- 1 Teilnehmender = Fokus aufs Fachliche und maximaler Raum für individuelle Fragen.
Beschreibung
Die Lösung: Kubernetes Operators . CloudNativePG (CNCF Sandbox-Projekt, ursprünglich von EDB/2ndQuadrant) und der Zalando Postgres Operator (im Einsatz bei Zalando mit 10.000+ PostgreSQL-Instanzen) automatisieren genau diese Komplexität: Cluster-Erstellung, Replikation, Failover, Backup, Connection Pooling, Monitoring - deklarativ per Custom Resource Definition (CRD), nicht per Shell-Script.
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Schulungsziel
Jede teilnehmende Person verlässt das Seminar mit einem produktionsreifen PostgreSQL-Cluster auf Kubernetes (CloudNativePG oder Zalando, 3+ Instanzen, PgBouncer, TLS, Backup auf Object Storage, Monitoring), der Fähigkeit, Operatoren zu bewerten und zu konfigurieren , dem Verständnis von Storage, Backup, Failover und Day-2-Operations im Kubernetes-Kontext und einem Architekturentwurf für die eigene Umgebung.
Details
Inhalt
- Ziele und Erwartungen der Teilnehmenden
- Klärung individueller Lernziele und Erwartungen für ein praxisnahes und relevantes Seminar
- Stateful vs. Stateless: Warum Datenbanken auf Kubernetes schwieriger sind als Web-Apps. Persistent Volumes, StatefulSets, Pod-Identität, Storage-Klassen, Volume Snapshots.
- Wann PostgreSQL auf K8s? Ja: Platform-Teams, die alles auf K8s standardisieren; Dev/Test-Umgebungen; Multi-Tenancy; GitOps-Workflows. Nein: einzelne Produktions-DB ohne K8s-Erfahrung; extrem hohe IOPS-Anforderungen ohne geeigneten Storage.
- Self-Managed auf K8s vs. Managed Cloud (RDS, Azure Flexible Server): Kontrolle und Portabilität vs. weniger Betriebsaufwand. Entscheidungsmatrix.
- Operator-Pattern: Custom Resource Definitions (CRDs), Controller Loop, Reconciliation. Der Operator automatisiert DBA-Aufgaben: Cluster erstellen, Replicas hinzufügen, Failover durchführen, Backup starten.
- Praxis-Übung: Kubernetes-Cluster vorbereiten (minikube, kind oder bereitgestellter Cluster). StorageClass und PersistentVolumeClaim für PostgreSQL testen. StatefulSet-Konzepte wiederholen.
- CloudNativePG im Überblick: CNCF Sandbox-Projekt, meistgenutzter PostgreSQL-Operator, aktive Community, Enterprise Support über EDB. Architektur: kein Patroni nötig (eingebauter Failover-Manager), native K8s-Integration (kein externer DCS wie etcd).
- Installation: Helm Chart oder kubectl apply (Operator Manifest). Operator-Pod im eigenen Namespace, überwacht Cluster-CRDs in allen oder ausgewählten Namespaces.
- Erster Cluster: kind: Cluster CRD - instances: 3, storage: 10Gi, postgresql.parameters für Konfiguration. kubectl apply -> Operator erstellt Primary + 2 Standbys mit Streaming Replication, Services (Primary RW, Replicas RO), PVCs.
- Cluster-Konfiguration: PostgreSQL-Parameter (shared_buffers, work_mem, max_connections), pg_hba.conf via CRD, Custom Init-Queries, Bootstrap (initdb oder Recovery von Backup).
- Managed Roles und Databases: User und Datenbanken deklarativ in der CRD definieren - Operator erstellt und pflegt sie.
- Praxis-Übung: CloudNativePG installieren, 3-Instanz-Cluster per CRD deployen. Cluster-Status prüfen (kubectl cnpg status). Mit Primary verbinden, Datenbank erstellen, Daten einfügen, auf Replica lesen. PostgreSQL-Parameter per CRD ändern (Rolling Restart beobachten).
- Zalando Operator im Überblick: Open Source, im Einsatz bei Zalando (10.000+ Instanzen). Nutzt Patroni + Spilo-Container (PostgreSQL + Patroni + WAL-G gebündelt). Mehr Features für Multi-Tenancy und Self-Service (Teams, RBAC, Operator UI).
- Architektur-Unterschied zu CloudNativePG: Zalando nutzt Patroni (extern) für Failover, CloudNativePG hat eingebauten Failover-Manager. Zalando nutzt Spilo-Container (all-in-one), CloudNativePG nutzt Standard-PostgreSQL-Images.
- Installation und erster Cluster: Helm Chart, kind: postgresql CRD mit teamId, numberOfInstances, volume.size, postgresql.version.
- Wann CloudNativePG, wann Zalando? CloudNativePG: moderneres Design, CNCF-Backing, aktiver entwickelt, bessere native K8s-Integration. Zalando: bewährter bei sehr großen Installationen (10.000+ Instanzen), mehr Self-Service-Features, Patroni-Expertise übertragbar.
- Weitere Operatoren kurz: CrunchyData PGO, Percona Operator, StackGres. Entscheidungshilfe.
- Praxis-Übung: Zalando Operator installieren, Cluster deployen, mit CloudNativePG-Cluster vergleichen: CRD-Syntax, Pod-Struktur (Spilo vs. Standard-Image), Service-Endpoints. patronictl list im Zalando-Pod ausführen.
4. Storage-Strategien für PostgreSQL auf Kubernetes
- StorageClass-Wahl: Cloud-Provider (gp3/io2 auf AWS, Premium SSD auf Azure, pd-ssd auf GCP), On-Premises (Ceph/Rook, Longhorn, OpenEBS, NetApp Trident). IOPS und Throughput als Entscheidungsfaktoren. Nicht jede StorageClass ist für Datenbanken geeignet.
- Volume-Sizing und -Expansion: PVC-Größe planen (Datenmenge + WAL + Temp + Buffer). Online Volume Expansion (allowVolumeExpansion: true in StorageClass) - PVC vergrößern ohne Downtime.
- Volume Snapshots: CSI Volume Snapshots für konsistente Backup-Punkte (schneller als pg_basebackup für große Datenbanken). CloudNativePG unterstützt Volume Snapshot Backups nativ.
- WAL-Storage trennen: Separates Volume für WAL-Dateien (höhere IOPS, unabhängig vom Daten-Volume). CloudNativePG: walStorage in der CRD.
- Anti-Patterns: Datenbank auf hostPath (kein Failover möglich), NFS für PostgreSQL (Locking-Probleme, Performance), zu kleine Volumes ohne Expansion.
- Praxis-Übung: StorageClass inspizieren, PVC mit 10Gi erstellen, Cluster mit separatem WAL-Volume deployen. Volume Expansion testen: PVC von 10Gi auf 20Gi vergrößern ohne Downtime.
- Backup-Strategie: Base Backup (volle Kopie) + WAL Archiving (kontinuierliche Sicherung) = Point-in-Time Recovery (PITR) auf jede Sekunde. Object Storage als Backup-Ziel (S3, Azure Blob, GCS, MinIO).
- CloudNativePG Backup: Deklarativ per CRD - backup.barmanObjectStore mit S3/Azure/GCS-Credentials, Retention Policy, Scheduling (ScheduledBackup CRD). Barman Cloud unter der Haube. Recovery: neuen Cluster aus Backup bootstrappen (bootstrap.recovery), PITR auf bestimmten Zeitpunkt.
- Zalando Operator Backup: WAL-G integriert in Spilo-Container. Backup auf S3/GCS/Azure. Clone-from-Backup für neue Instanzen.
- Restore-Szenarien: Kompletter Cluster-Verlust (alle Nodes weg -> Restore aus Object Storage), einzelner Node-Verlust (Operator erstellt neuen Pod automatisch, Resync via Streaming), Point-in-Time Recovery (versehentliches DROP TABLE -> Restore auf Zeitpunkt vor dem DROP).
- Backup-Testing: Regelmäßig Restore testen (automatisiert per CronJob: Backup restoren -> Validierung -> Cleanup). Nicht getestete Backups sind keine Backups.
- Praxis-Übung: MinIO als S3-kompatibler Object Storage auf K8s deployen. CloudNativePG Backup konfigurieren: Base Backup + WAL Archiving auf MinIO. ScheduledBackup (alle 6 Stunden). Disaster-Recovery testen: Cluster löschen -> aus Backup wiederherstellen -> Daten prüfen. PITR: Daten einfügen, Zeitpunkt merken, Daten löschen, Cluster auf Zeitpunkt vor Löschung recovern.
- Automatischer Failover in CloudNativePG: Primary-Pod fällt aus -> Operator erkennt Ausfall -> promotet Standby mit geringstem Replikations-Lag -> passt Services an (RW-Service zeigt auf neuen Primary) -> erstellt neuen Standby-Pod. Failover-Dauer: 10-30 Sekunden (abhängig von Readiness Probes und Service-Propagation).
- PgBouncer als Sidecar oder Deployment: CloudNativePG: pgbouncer in der CRD aktivieren -> PgBouncer-Pods werden automatisch erstellt, konfiguriert und bei Failover umgeleitet. Zalando: PgBouncer als Sidecar im Spilo-Pod. Pool-Modi, Pool-Sizing, Monitoring.
- TLS-Verschlüsselung: CloudNativePG generiert automatisch TLS-Zertifikate (Self-Signed CA oder cert-manager-Integration). Client-Verbindungen und Replikation verschlüsselt. Cert-Manager für automatische Zertifikatserneuerung.
- Connection-Strings für Applikationen: K8s Service-Name als Hostname (cluster-rw.namespace.svc für Write, cluster-ro.namespace.svc für Read). Secrets für Credentials (automatisch von Operator erstellt). Integration mit External Secrets Operator für Vault-backed Secrets.
- Praxis-Übung: PgBouncer im CloudNativePG-Cluster aktivieren. TLS prüfen (psql mit sslmode=verify-full). Failover testen: Primary-Pod löschen -> automatischer Failover beobachten -> Applikation (pgbench) läuft nach kurzer Unterbrechung weiter. Failover-Dauer messen.
7. Monitoring und Observability
- Prometheus-Integration: CloudNativePG exportiert Metriken nativ (kein separater Exporter nötig). Zalando: postgres_exporter als Sidecar. Metriken: Replikations-Lag, Connection Count, Transaction Rate, WAL-Generierung, Checkpoint-Frequenz, Buffer Hit Ratio, Bloat.
- Grafana-Dashboards: CloudNativePG liefert ein offizielles Grafana-Dashboard. Zalando-Community-Dashboards. Metriken für Operator-Health (Reconciliation-Dauer, Errors, Cluster-Count).
- Alerting: Replikations-Lag > Schwellwert, Backup älter als X Stunden, PVC-Füllstand > 80 %, Pod-Restarts, Failover-Events. PrometheusRule CRDs für automatisiertes Alerting.
- Log-Management: PostgreSQL-Logs über Container-Stdout -> Loki/Fluentd/Elasticsearch. Structured Logging mit JSON-Output (CloudNativePG unterstützt JSON-Logs nativ).
- Praxis-Übung: Prometheus + Grafana auf K8s deployen (kube-prometheus-stack). CloudNativePG-Dashboard importieren. Alerts konfigurieren: Replikations-Lag > 5s, Backup-Age > 24h, PVC > 80 %. Alert provozieren (Standby belasten -> Lag steigt -> Alert feuert).
- Minor Version Upgrade: CloudNativePG: imageName in CRD ändern -> Rolling Update (Standbys zuerst, dann Switchover, dann ehemaliger Primary). Zero Downtime. Zalando: Spilo-Image-Tag ändern -> Rolling Restart.
- Major Version Upgrade: Komplexer - pg_upgrade in-place (Downtime) oder Logical Replication (Zero Downtime). CloudNativePG unterstützt pg_upgrade via Import-Funktion. Empfehlung: neuen Cluster mit neuer Version erstellen, Logical Replication für Datenmigration, Cutover.
- Horizontal Scaling: Replicas hinzufügen (instances: 3 -> instances: 5 in CRD). Read-Scaling über RO-Service. Replicas entfernen (Operator wählt die richtige).
- Vertical Scaling: CPU/Memory-Requests und Limits in CRD ändern -> Rolling Restart.
- Troubleshooting: Pod startet nicht (PVC-Problem, Image-Pull-Error, Init-Container-Fehler), Replikation bricht ab (WAL-Lücke, Network Partition), Failover-Loop (Flapping), Operator reconciled nicht (CRD-Syntaxfehler, RBAC-Problem). kubectl cnpg status, kubectl logs, kubectl describe pod.
- Praxis-Übung: Minor Upgrade durchführen (PostgreSQL 16.x -> 16.y - Rolling Update, Zero Downtime). Replicas von 3 auf 5 skalieren und zurück. Troubleshooting-Szenario: PVC voll -> Pod CrashLoopBackOff -> Volume Expansion -> Pod recovered.
Phase 1 - Architektur-Entwurf (15 Min):
- Anforderungen definieren: Umgebung (Dev/Test/Produktion), Cluster-Größe, Storage-Anforderungen, Backup-Retention, RTO/RPO, Multi-Tenancy.
- Operator-Wahl begründen (CloudNativePG vs. Zalando vs. Managed Service).
- Storage-Strategie, Backup-Ziel, Monitoring-Stack festlegen.
- Vollständigen Cluster per CRD deployen: 3 Instanzen, separates WAL-Volume, PgBouncer, TLS, Backup auf MinIO/S3, ScheduledBackup, Monitoring-Integration.
- Applikation (pgbench oder Demo-App) gegen den Cluster laufen lassen.
- Failover und Backup-Recovery End-to-End testen.
- Cluster-Konfiguration vorstellen. Stresstest: „Die StorageClass liefert nur 500 IOPS - reicht das?" „Das Kubernetes-Cluster-Upgrade steht an - wie überlebt PostgreSQL das?" „MinIO (Backup-Ziel) ist 2 Stunden ausgefallen - was passiert mit den WAL-Archives?"
Zielgruppe & Vorkenntnisse
- Platform Engineers und DevOps: Die PostgreSQL als Managed Service auf ihrer Kubernetes-Plattform bereitstellen.
- PostgreSQL-DBAs: Die den Schritt von VM-basiertem Betrieb zu Kubernetes-basiertem Betrieb machen.
- Cloud-Architekten: Die Self-Managed PostgreSQL auf Kubernetes vs. Managed Cloud-Dienste (RDS, Azure Flexible Server) bewerten.
- Kubernetes-Administratoren: Die zustandsbehaftete Workloads (Stateful Databases) auf Kubernetes verstehen und betreiben.
Ihre Schulung
In Präsenz | Online |
|---|---|
| Lernmethode | |
Ausgewogene Mischung aus Theorie und Praxis | Wie auch bei unseren Präsenz-Seminaren: Ausgewogene Mischung aus Theorie und praktischen Übungen. Trainer durchgehend präsent. |
| Unterlagen | |
Seminarunterlagen oder Fachbuch zum Seminar inklusive, das man nach Rücksprache mit dem Trainer individuell auswählen kann. | Seminarunterlagen oder Fachbuch inklusive (via DHL). Das Fachbuch wählt der Trainer passend zum Seminar aus - Ihren individuellen Buch-Wunsch berücksichtigen wir auf Nachfrage gerne. |
| Arbeitsplatz | |
| PC/VMs für jeden Teilnehmenden Hochwertige und performante Hardware Große, höhenverstellbare Bildschirme Zugang zu Ihrem Firmennetz erlaubt |
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| Lernumgebung | |
Neu aufgesetzte Systeme für jeden Kurs in Abstimmung mit dem Seminarleiter. | |
| Arbeitsmaterialien | |
DIN A4 Block, Notizblock, Kugelschreiber, USB-Stick, Textmarker, Post-its | |
| Teilnahmezertifikat | |
Nach Abschluss des Seminars erhalten Sie das Teilnahmezertifikat inkl. Inhaltsverzeichnis per E-Mail als PDF. | |
Organisation
In Präsenz | Online | |
|---|---|---|
| Teilnehmendenzahl | ||
min. 1, max. 8 Personen | ||
| Garantierte Durchführung | ||
Ab 1 Teilnehmenden* | ||
| Schulungszeiten | ||
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| Ort der Schulung | ||
GFU SchulungszentrumAm Grauen Stein 27 51105 Köln-Deutz oder online im Virtual Classroom oder europaweit bei Ihnen als Inhouse-Schulung Um ein optimales Raumklima zu gewährleisten, haben wir das Schulungszentrum mit 17 hochmodernen Trotec TAC V+ Luftreinigern ausgestattet. Diese innovative Filtertechnologie (H14 zertifiziert nach DIN EN1822) sorgt dafür, dass die Raumluft mehrfach pro Stunde umgewälzt wird und Schadstoffe zu 99.995% im HEPA-Filter abgeschieden und infektiöse Aerosole abgetötet werden. Zusätzlich sind alle Räume mit CO2-Ampeln ausgestattet, um jederzeit eine hervorragende Luftqualität sicherzustellen. | ||
| Räumlichkeiten | ||
Helle und modern ausgestattete Räume mit perfekter Infrastruktur | Bequem aus dem Homeoffice von überall | |
| Preisvorteil | ||
Dritter Mitarbeitende nimmt kostenfrei teil. Eventuell anfallende Prüfungskosten für den dritten Teilnehmenden werden zusätzlich berechnet. Hinweis: Um den Erfolg der Schulung zu gewährleisten, sollte auch der dritte Teilnehmende die erwarteten Vorkenntnisse mitbringen. | ||
| KOMPASS — Förderung für Solo-Selbstständige | ||
Solo-Selbstständige können für dieses Seminar eine Förderung via KOMPASS beantragen. | ||
| All-Inclusive | ||
Gebäck, Snacks und Getränke ganztägig, Mittagessen im eigenen Restaurant, täglich 6 Menüs, auch vegetarisch | Eine Auswahl unserer Frühstücks-Snacks und Nervennahrungs-Highlights senden wir Ihnen mit den Seminarunterlagen via DHL zu. | |
| Barrierefreiheit | ||
Das GFU-Schulungszentrum (Am Grauen Stein 27) ist barrierefrei | - | |
Buchen ohne Risiko
| Rechnungsstellung |
Erst nach dem erfolgreichen Seminar. Keine Vorkasse. |
| Stornierung |
Kostenfrei bis zum Vortag des Seminars |
| Vormerken statt buchen |
Sichern Sie sich unverbindlich Ihren Seminarplatz schon vor der Buchung - auch wenn Sie selbst nicht berechtigt sind zu buchen |
Kostenfreie Services
In Präsenz | Online |
|---|---|
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Buchungsmöglichkeiten
Online oder in Präsenz teilnehmen
Sie können sowohl Online als auch in Präsenz am Seminar teilnehmen. Klicken Sie bei Ihrer Buchung oder Anfrage einfach die entsprechende Option an.
Gesicherte offene Termine
| Termin | Ort | Preis | ||
|---|---|---|---|---|
| 03.08.-05.08.2026 Plätze vorhanden Köln / Online 2.030,00 | Köln / Online | 2.030,00 | Buchen Vormerken | |
| 12.10.-14.10.2026 Plätze vorhanden Köln / Online 2.030,00 | Köln / Online | 2.030,00 | Buchen Vormerken | |
| 14.12.-16.12.2026 Plätze vorhanden Köln / Online 2.030,00 | Köln / Online | 2.030,00 | Buchen Vormerken | |
| 2027 | ||||
| 19.04.-21.04.2027 Plätze vorhanden Köln / Online 2.030,00 | Köln / Online | 2.030,00 | Buchen Vormerken | |
| 21.06.-23.06.2027 Plätze vorhanden Köln / Online 2.030,00 | Köln / Online | 2.030,00 | Buchen Vormerken | |
- Lernumgebung in der Cloud
- Inhalte werden auf Wunsch an die Anforderungen Ihres Teams angepasst.
- Lernumgebung in der Cloud
- 1 Teilnehmender = Fokus aufs Fachliche und maximaler Raum für individuelle Fragen.
Unterstützung nach der Schulung durch
individuelle Nachbetreuung
- Alle folgenden Schulungsformen können auch Online als Virtual Classroom durchgeführt werden.
- Eine Offene Schulung findet zu einem festgelegten Zeitpunkt im voll ausgestatteten Schulungszentrum oder Online/Remote statt. Sie treffen auf Teilnehmende anderer Unternehmen und profitieren vom direkten Wissensaustausch.
- Eine Inhouse-/Firmen-Schulung geht auf die individuellen Bedürfnisse Ihres Unternehmens ein. Sie erhalten eine kostenfreie Beratung von Ihrem Seminarleiter und können Inhalte und Dauer auf Ihren Schulungsbedarf anpassen. Inhouse-Schulungen können Europaweit durchgeführt werden.
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- 12. Okt. - 14. Okt. ✓ Noch einige Plätze frei ▶ Köln + Online/Remote
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- 21. Jun. - 23. Jun. ✓ Noch einige Plätze frei ▶ Köln + Online/Remote
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