StatefulSet 控制器-小周的个人博客

对于我们部署的应⽤，⼤体可以分为两类，⼀类是⽆状态应⽤，⼀类是有状态应⽤

无状态应用：像web这种类型的应⽤程序，称为无状态应用，他们不需要存储任何数据⾄本地，也没有任何启动顺序之分和主从角色之分，像这类应⽤，就可以通过RS、Deployment、DaemonSet控制器来进⾏编排和部署，它们所管理的Pod的IP、名字、启动顺序都是随机的。
有状态应用：像MySQL、Redis这类需要存储数据的应⽤程序，称为有状态应用，它们有主从⻆⾊之分，⼜存在先后启动顺序，像这类应用，需要通过StatefulSet控制器来编排和部署。

StatefulSet介绍

在k8s中，StatefulSet 控制器用于管理有状态应用的控制器。它的主要特点如下：

稳定的网络标识：StatefulSet管理的Pod拥有固定的名称，Pod名字称为网络标识，可以通过DNS查询来发现每个Pod。
持久化存储：StatefulSet为每个Pod关联一个PV，实现数据的持久化，并且当Pod故障被重建后，依然会自动使用此前的PV保存数据。
有序部署和扩展：StatefulSet可以定义Pod先后顺序来部署和更新Pod。在扩展时，可以确保有序的扩展，且新生成的Pod名称与现有的Pod保持一致。
有序的缩容：当缩减 StatefulSet 时，它会按照与创建相反的顺序逐个删除其管理的 Pod。这确保了有状态应用的有序关闭和清理。

StatefulSet组成

Headless Service（无头服务）：Headless Service给每个Pod分配一个唯一的DNS名称，用来定义Pod的网络标识。如果Pod重建，Pod IP是变化的，但是Pod名称是不变的，所以是以Pod名称来识别。

VolumeClaimTemplate（存储卷申请模板）：有状态应用需要持久的存储，对于分布式系统来讲，每个Pod的数据也不一样，所以每个Pod需要有自己的存储卷，而不是共用同一个存储卷。所以statefulset通过VolumeClaimTemplate为每个Pod生成不同的PVC，并绑定PV来实现各Pod有专用存储。

StatefulSet案例

通过前边StorageClass环境为StatefulSet提供动态存储，并通过StatefulSet部署MySQL。

步骤1：创建一个Headless Service给每个Pod分配一个唯一的DNS名称，与在Deployment中的Service的区别是Headless Service没有Cluster IP。

# cat mysql-svc.yml

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: mysql-svc
  namespace: test

spec:
  clusterIP: None       #不分配ClusterIP，表示这是一个headless服务，headless服务没有自己的ClusterIP，它直接返回后端Pod的IP地址。
  selector:
    app: mysql
  ports:
  - port: 3306
    targetPort: 3306

#创建Service
kubectl create -f mysql-svc.yml

#查看Service
kubectl get svc -n test
NAME        TYPE        CLUSTER-IP   EXTERNAL-IP   PORT(S)    AGE
mysql-svc   ClusterIP   None         <none>        3306/TCP   5s

步骤2：通过StatefulSet部署MySQL。

# cat mysql-sts.yaml

apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
  name: mysql
  namespace: test
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: mysql
  serviceName: "mysql-svc"  #声明它属于哪个Service
  replicas: 3               #副本数
  template:
    metadata:
      labels:
        app: mysql          #要与Service中selector保持一致
    spec:
      containers:
      - name: mysql
        image: mysql:5.7
        ports:
        - containerPort: 3306
        env:
        - name: MYSQL_ROOT_PASSWORD
          value: "123456"
        volumeMounts:
        - name: mysql-pvc               #挂载pcv，与模板中定义pvc名称一致
          mountPath: /var/lib/mysql     #挂载到容器的目录

  volumeClaimTemplates:                 #pvc的模板
  - metadata:
      name: mysql-pvc                   #定义pvc的名称
    spec:
      accessModes: [ "ReadWriteOnce" ]  #读、写权限，只能被一个节点挂载
      storageClassName: "nfs-client"    #存储类名，通过kubectl get sc查看
      resources:
        requests:
          storage: 6Gi                  #请求的存储空间大小

#另开一个终端监控Pod创建过程（Pod是有序创建的）
kubectl get pod -w -n test

#创建Pod
kubectl create -f mysql-sts.yml

#查看Pod信息
kubectl get pod -n test
NAME                         READY   STATUS    RESTARTS      AGE
mysql-0                      1/1     Running   0             2m59s
mysql-1                      1/1     Running   0             2m56s
mysql-2                      1/1     Running   0             2m53s

对于N个副本的StatefulSet，每个Pod都在[0，N)的范围内分配一个数字序号，且是唯一的；

Headless Service访问方式pod-name.service-name.namespace.svc.cluster.local

dig mysql-0.mysql-svc.test.svc.cluster.local @10.96.0.2 +short

提示：10.96.0.2是集群的clusterDNS地址，部署集群时，在kubelet.json文件中定义过。

#查看Pod所使用的pvc（每个Pod都有各自的存储卷）
kubectl get pvc -n test
NAME                STATUS   VOLUME                                     
mysql-pvc-mysql-0   Bound    pvc-027fc813-3d9c-4497-8aed-11c3eb4b99ac   6Gi     
mysql-pvc-mysql-1   Bound    pvc-4ff366a6-1d7c-4cc3-ba04-8d475925924b   6Gi     
mysql-pvc-mysql-2   Bound    pvc-c79048bd-9eed-4630-b79c-32412f28dcdf   6Gi

#查看每个pvc对应的pv信息
kubectl get pv
NAME                                        STATUS   CLAIM
pvc-027fc813-3d9c-4497-8aed-11c3eb4b99ac    Bound    test/mysql-pvc-mysql-0
pvc-4ff366a6-1d7c-4cc3-ba04-8d475925924b    Bound    test/mysql-pvc-mysql-1
pvc-c79048bd-9eed-4630-b79c-32412f28dcdf    Bound    test/mysql-pvc-mysql-2

#删除mysql-0的Pod，验证Pod名称是否一致，且是否还使用此前的存储卷保存数据
kubectl delete pod mysql-0 -n test

#查看Pod，验证Pod名称是否一致，验证是否还使用此前的存储卷保存数据
kubectl get pod -n test
NAME      READY   STATUS    RESTARTS   AGE
mysql-0   1/1     Running   0          3s
mysql-1   1/1     Running   0          16m
mysql-2   1/1     Running   0          16m

扩展Pod，验证Pod的名称是否与现有的Pod保持一致

#查看sts信息
kubectl get sts -n test

#通过edit扩容Pod数量
kubectl edit sts mysql -n test
...
  replicas: 4

#查看Pod
kubectl get pod -n test
NAME      READY   STATUS    RESTARTS   AGE
mysql-0   1/1     Running   0          2m27s
mysql-1   1/1     Running   0          28m
mysql-2   1/1     Running   0          28m
mysql-3   1/1     Running   0          4s

缩减Pod，验证它是否会按照与创建相反的顺序逐个删除其管理的Pod

#另开一个终端监控Pod缩减过程（Pod是有序创建的）
kubectl get pod -w -n test

#通过edit缩减Pod数量
kubectl edit sts mysql -n test
...
  replicas: 1

#查看Pod
kubectl get pod -n test
NAME      READY   STATUS    RESTARTS   AGE
mysql-0   1/1     Running   0          2m18s

提示：此前Pod所使用的存储并不会删除。如果不在需要可手动删除，先删除pvc（pv会自动删除）在删除后端存储服务器对应的目录。

总结：StatefulSet虽然在⼀定程度上能够实现有状态应⽤的管理，但目前为止将数据库容器化是非常不合理的，容器最初是针对无状态的应用而设计的，而且数据库（特别是关系型数据库）对读写(I/O)的要求较高，为了避免资源竞争，生产环境都会将数据独立出来，部署到物理机或虚拟机中。

目录CONTENT

StatefulSet 控制器

StatefulSet介绍

StatefulSet组成

StatefulSet案例

评论区