K8S之StatefulSet摘要

网友投稿 832 2022-05-30

概述

RC、Deployment、DaemonSetStatefulSet都是面向无状态的服务,它们所管理的Pod的IP、名字,启停顺序等都是随机的,而StatefulSet是什么?顾名思义,有状态应用的集合,管理所有有状态的服务,比如MySQL、MongoDB集群等。

StatefulSet本质上是Deployment的一种变体,它是为了解决有状态服务的问题,它所管理的Pod拥有固定的Pod名称,启停顺序,在StatefulSet中,Pod名字称为网络标识,还必须要用到共享存储,在v1.9版本中已成为GA版本。

在Deployment中,与之对应的服务是service,而在StatefulSet中与之对应的headless service,headless service,即无头服务,与service的区别就是它没有Cluster IP,解析它的名称时将返回该Headless Service对应的全部Pod的Endpoint列表。

除此之外,StatefulSet在Headless Service的基础上又为StatefulSet控制的每个Pod副本创建了一个DNS域名,这个域名的格式为:

$(podname).(headless server name)    FQDN: $(podname).(headless server name).namespace.svc.cluster.local

StatefulSet示例

接下来看一些示例,演示下上面所说的特性,以加深理解。

apiVersion: v1 kind: Service metadata:   name: nginx   labels:     app: nginx spec:   ports:   - port: 80     name: web   clusterIP: None   selector:     app: nginx --- apiVersion: apps/v1 kind: StatefulSet metadata:   name: web spec:   selector:     matchLabels:       app: nginx # has to match .spec.template.metadata.labels   serviceName: "nginx"  #声明它属于哪个Headless Service.   replicas: 3 # by default is 1   template:     metadata:       labels:         app: nginx # has to match .spec.selector.matchLabels     spec:       terminationGracePeriodSeconds: 10       containers:       - name: nginx         image: k8s.gcr.io/nginx-slim:0.8         ports:         - containerPort: 80           name: web         volumeMounts:         - name: www           mountPath: /usr/share/nginx/html   volumeClaimTemplates:   #可看作pvc的模板   - metadata:       name: www     spec:       accessModes: [ "ReadWriteOnce" ]       storageClassName: "gluster-heketi"  #存储类名,改为集群中已存在的       resources:         requests:           storage: 1Gi

通过该配置文件,可看出StatefulSet的组成部分:

Headless Service,名为nginx,用来定义Pod网络标识( DNS domain)。

StatefulSet,定义具体应的,名为Nginx,有三个Pod副本,并为每个Pod定义了一个域名。

volumeClaimTemplates,名为www,pvc模板,指定pvc名称大小,将自动创建pvc,且pvc必须由存储类供应。

$ kubectl create -f nginx.yaml  service "nginx" created statefulset "web" created

看下这三个Pod创建过程:

#第一个是创建web-0 $ kubectl get pod web-0                     1/1       ContainerCreating   0          51s #待web-0 running且ready时,创建web-1 $ kubectl get pod web-0                     1/1       Running             0          51s web-1                     0/1       ContainerCreating   0          42s #待web-1 running且ready时,启动web-2 $ kubectl get pod web-0                     1/1       Running             0          1m web-1                     1/1       Running             0          45s web-2                     1/1       ContainerCreating   0          36s #最后三个Pod全部running且ready $ kubectl get pod NAME                      READY     STATUS    RESTARTS   AGE web-0                     1/1       Running   0          4m web-1                     1/1       Running   0          3m web-2                     1/1       Running   0          1m

Statefulset 名称:web 三个副本

创建出来的Pod: web-0,web-1,web-2

volumeClaimTemplates名称为:www,那么自动创建出来的PVC名称为www-web[0-2],为每个Pod创建一个PVC。

#根据volumeClaimTemplates自动创建的PVC   $ kubectl get pvc NAME              STATUS    VOLUME                                  CAPACITY   ACCESS MODES   STORAGECLASS     AGE www-web-0         Bound     pvc-ecf003f3-828d-11e8-8815-000c29774d39   2G        RWO          gluster-heketi   7m www-web-1         Bound     pvc-0615e33e-828e-11e8-8815-000c29774d39   2G        RWO          gluster-heketi   6m www-web-2         Bound     pvc-43a97acf-828e-11e8-8815-000c29774d39   2G        RWO          gluster-heketi   4m

概率总结

Statefulset的启动顺序:

匹配Pod name(网络标识)的模式为:$(statefulset名称)-$(序号),比如上面的示例:web-0,web-1,web-2。

StatefulSet为每个Pod副本创建了一个DNS域名,这个域名的格式为: $(podname).(headless server name)

StatefulSet使用Headless服务来控制Pod的域名,这个域名的FQDN为:$(service name).$(namespace).svc.cluster.local,其中,“cluster.local”指的是集群的域名。

根据volumeClaimTemplates,为每个Pod创建一个pvc,pvc匹配模式为:(volume_name)-(pod_name),如上面的volumeMounts.name=www, Pod name=web-[0-2],因此创建出来的PVC是www-web-0、www-web-1、www-web-2。

删除Pod不会删除其pvc,删除pvc将自动释放pv。

K8S之StatefulSet摘要

通常上面的示例发现:

有序部署:部署StatefulSet时,如果有多个Pod副本,它们会被顺序地创建(从0到N-1)。

有序删除:当Pod被删除时,它们被终止的顺序是从N-1到0。

有序扩展:当对Pod执行扩展操作时,与部署一样,它前面的Pod必须都处于Running和Ready状态。

Statefulset Pod管理策略:

在v1.7以后,通过允许修改Pod排序策略,同时通过.spec.podManagementPolicy字段确保其身份的唯一性。

OrderedReady: 上述的启停顺序,默认设置。

Parallel: 告诉StatefulSet控制器并行启动或终止所有Pod,并且在启动或终止另一个Pod之前不等待前一个Pod变为Running and Ready或完全终止。

更新策略

在Kubernetes 1.7及更高版本中,通过.spec.updateStrategy字段允许配置或禁用Pod、labels、esource request/limits、annotations自动滚动更新功能。

OnDelete:通过.spec.updateStrategy.type 字段设置为OnDelete,StatefulSet控制器不会自动更新StatefulSet中的Pod。用户必须手动删除Pod,以使控制器创建新的Pod

RollingUpdate:通过.spec.updateStrategy.type 字段设置为RollingUpdate,实现了Pod的自动滚动更新,如果.spec.updateStrategy未指定,则此为默认策略。

StatefulSet控制器将删除并重新创建StatefulSet中的每个Pod。它将以Pod终止(从最大序数到最小序数)的顺序进行,一次更新每个Pod。在更新下一个Pod之前,必须等待这个Pod Running and Ready。

Partitions:通过指定 .spec.updateStrategy.rollingUpdate.partition 来对 RollingUpdate 更新策略进行分区,如果指定了分区,则当 StatefulSet 的 .spec.template 更新时,具有大于或等于分区序数的所有 Pod 将被更新。

具有小于分区的序数的所有 Pod 将不会被更新,即使删除它们也将被重新创建。如果 StatefulSet 的 .spec.updateStrategy.rollingUpdate.partition 大于其 .spec.replicas,则其 .spec.template 的更新将不会传播到 Pod。

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