第12章：有状态应用部署
StatefulSet：
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部署有状态应用
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解决Pod独立生命周期，保持Pod启动顺序和唯一性
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稳定，唯一的网络标识符，持久存储
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有序，优雅的部署和扩展、删除和终止
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有序，滚动更新
应用场景：数据库
2.稳定的网络ID
说起StatefulSet稳定的网络标识符，不得不从Headless说起了。
标准Service：
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
name: my-service
spec:
selector:
app: nginx
ports:
- protocol: TCP
port: 80
targetPort: 9376
无头Service（Headless Service）：
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
name: my-service
spec:
clusterIP: None
selector:
app: nginx
ports:
- protocol: TCP
port: 80
targetPort: 9376
标准Service与无头Service区别是clusterIP: None，这表示创建Service不要为我（Headless Service）分配Cluster IP，因为我不需要。
为什么无头Service需要？
这就是无状态和有状态的控制器设计理念了，无状态的应用Pod是完全对等的，提供相同的服务，可以在飘移在任意节点，例如Web。而像一些分布式应用程序，例如zookeeper集群、etcd集群、mysql主从，每个实例都会维护着一种状态，每个实例都有各自的数据，并且每个实例之间必须有固定的访问地址（组建集群），这就是有状态应用。所以有状态应用是不能像无状态应用那样，创建一个标准Service，然后访问ClusterIP负载均衡到一组Pod上。这也是为什么无头Service不需要ClusterIP的原因，它要的是能为每个Pod固定一个”身份“。
举例说明：
# cat headless-svc.yamlapiVersion: apps/v1 kind: StatefulSet metadata: name: web spec: selector: matchLabels: app: nginx serviceName: "headless-svc" replicas: 3 template: metadata: labels: app: nginx spec: containers: - name: nginx image: nginx ports: - containerPort: 80 name: web --- apiVersion: v1 kind: Service metadata: name: headless-svc spec: clusterIP: None selector: app: nginx ports: - protocol: TCP port: 80 targetPort: 80
相比之前讲的yaml，这次多了一个serviceName: “headless-svc”字段，这就告诉StatefulSet控制器要使用headless-svc这个headless service来保证Pod的身份。
# kubectl get statefulset,pod,svc,ep -o wide
NAME READY AGE CONTAINERS IMAGES
statefulset.apps/web 3/3 2m32s nginx nginx
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE
pod/web-0 1/1 Running 0 2m32s 10.244.2.8 k8s-node2
pod/web-1 1/1 Running 0 2m12s 10.244.1.10 k8s-node1
pod/web-2 1/1 Running 0 113s 10.244.2.9 k8s-node2
NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE SELECTOR
service/headless-svc ClusterIP None <none> 80/TCP 2m32s app=nginx
service/kubernetes ClusterIP 10.96.0.1 <none> 443/TCP 22d <none>
NAME ENDPOINTS AGE
endpoints/headless-svc 10.244.1.10:80,10.244.2.8:80,10.244.2.9:80 2m32s
endpoints/kubernetes 172.16.1.70:6443 22d
临时创建一个Pod，测试DNS解析：
# kubectl run -i --tty --image busybox:1.28.4 dns-test --restart=Never --rm /bin/sh
If you don't see a command prompt, try pressing enter.
/ # nslookup headless-svc.default.svc.cluster.local
Server: 10.96.0.10
Address 1: 10.96.0.10 kube-dns.kube-system.svc.cluster.local
Name: headless-svc.default.svc.cluster.local
Address 1: 10.244.2.9 web-2.headless-svc.default.svc.cluster.local
Address 2: 10.244.2.8 web-0.headless-svc.default.svc.cluster.local
Address 3: 10.244.1.10 web-1.headless-svc.default.svc.cluster.local
结果得出该Headless Service代理的所有Pod的IP地址和Pod 的DNS A记录。
通过访问web-0.headless-svc的Pod的DNS名称时，可以解析到对应Pod的IP地址，其他 Pod 的DNS名称也是如此，这个DNS名称就是固定身份，在生命周期不会再变化：
/ # nslookup web-0.headless-svc.default.svc.cluster.local
Server: 10.96.0.10
Address 1: 10.96.0.10 kube-dns.kube-system.svc.cluster.local
Name: web-0.headless-svc.default.svc.cluster.local
Address 1: 10.244.2.8 web-0.headless-svc.default.svc.cluster.local
进入容器查看它们的主机名：
[root@k8s-admin ~]# kubectl exec web-0 hostname
web-0
[root@k8s-admin ~]# kubectl exec web-1 hostname
web-1
[root@k8s-admin ~]# kubectl exec web-2 hostname
web-2
可以看到，每个Pod都从StatefulSet的名称和Pod的序号中获取主机名的。
不过，相信你也已经注意到了，尽管web-0.headless-svc这条记录本身不会变，但它解析到的 Pod 的 IP 地址，并不是固定的。这就意味着，对于“有状态应用”实例的访问，你必须使用 DNS 记录或者 hostname 的方式，而绝不应该直接访问这些 Pod 的 IP 地址。
以下是Cluster Domain，Service name，StatefulSet名称以及它们如何影响StatefulSet的Pod的DNS名称的一些选择示例。
| Cluster Domain | Service (ns/name) | StatefulSet (ns/name) | StatefulSet Domain | Pod DNS | Pod Hostname |
|---|---|---|---|---|---|
| cluster.local | default/nginx | default/web | nginx.default.svc.cluster.local | web-{0..N-1}.nginx.default.svc.cluster.local | web-{0..N-1} |
| cluster.local | foo/nginx | foo/web | nginx.foo.svc.cluster.local | web-{0..N-1}.nginx.foo.svc.cluster.local | web-{0..N-1} |
| kube.local | foo/nginx | foo/web | nginx.foo.svc.kube.local | web-{0..N-1}.nginx.foo.svc.kube.local | web-{0..N-1} |
3.稳定的存储
pod - pvc - pv
StatefulSet 的存储卷使用 VolumeClaimTemplate 创建，称为卷申请模板，当 StatefulSet 使用 VolumeClaimTemplate 创建一个PersistentVolume 时，同样也会为每个Pod分配并创建一个编号的PVC。Deployment无状态服务PV自动供给，多个pod公用一个pvc和pv。
示例：
参考上篇文章安装nfs动态供给插件。
# cat headless-pvc.yamlapiVersion: apps/v1 kind: StatefulSet metadata: name: web spec: selector: matchLabels: app: nginx serviceName: "headless-svc" replicas: 3 template: metadata: labels: app: nginx spec: containers: - name: nginx image: nginx ports: - containerPort: 80 name: web volumeMounts: - name: www mountPath: /usr/share/nginx/html volumeClaimTemplates: - metadata: name: www spec: accessModes: [ "ReadWriteMany" ] storageClassName: "managed-nfs-storage" resources: requests: storage: 10Gi --- apiVersion: v1 kind: Service metadata: name: headless-svc spec: clusterIP: None selector: app: nginx ports: - protocol: TCP port: 80 targetPort: 80
# kubectl get pod,pvc,pv
(1) StatefulSet为每个Pod分配专属的PVC及编号。每个PVC绑定对应的 PV，从而保证每一个 Pod 都拥有一个独立的 Volume (2) 删除Pods或StatefulSet时(或kubectl delete -f headless-pvc.yaml方式)，它所对应的PVC和PV不会被删除。所以，当这个Pod被重新创建 出现之后，Kubernetes会为它找到同样编号的PVC，挂载这个PVC对应的Volume，从而获取到以前保存在 Volume 里的数据。
小结
StatefulSet与Deployment区别： (1) StatefulSet有身份的，身份三要素：域名，主机名，存储（PVC） (2) 有状态应用：在k8s一般指的分布式应用程序，mysql主从、zookeeper集群、etcd集群 1）数据持久化 2）IP地址，名称(为每个Pod分配一个固定DNS名称) 3）启动顺序
https://kubernetes.io/zh/docs/tutorials/stateful-application/zookeeper/
(3) 无有状态应用：nginx、api、微服务jar
