k8s statefulSet控制器

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k8s statefulSet

简介

StatefulSet是用来管理有状态应用的工作负载 API 对象，kubectl中可以简写为sts。sts每个Pod生成一个唯一的标识符 sts_name-number，number从0开始。

StatefulSet会关联卷（volume），删除时不会删除卷
StatefulSet需要headless service，需要你去创建该服务
StatefulSet不保证Pod数量不为0，顺序创建，倒序删除。
StatefulSet的命名需要遵守 DNS 子域名规范：

不能超过 253 个字符
只能包含小写字母、数字，以及 ‘-’ 和 ‘.’
必须以字母数字开头
必须以字母数字结尾

StatefulSet 是为了解决没有状态的服务的问题，Deployment和ReplicaSets是为无状态服务而设计，其应用场景包括：

• 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： $(podname).(headless server name)，也就意味着服务间是通过Pod域名来通信而非 Pod IP，因为当Pod所在Node发生故障时， Pod 会被飘移到其它 Node 上，Pod IP 会发生变化，但是 Pod 域名不会有变化
• StatefulSet 使用 Headless 服务来控制 Pod 的域名，这个域名的 FQDN 为：$(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 的命名规则匹配模式：(volumeClaimTemplates.name)-(pod_name)，比如上面的 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，手动删除 pvc 将自动释放 pv

Statefulset的启停顺序：

• 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）并且，在下一个Pod运行之前所有之前的Pod必须都是Running和Ready状态。

• 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使用场景：

• 稳定的持久化存储，即Pod重新调度后还是能访问到相同的持久化数据，基于 PVC 来实现。
• 稳定的网络标识符，即 Pod 重新调度后其 PodName 和 HostName 不变。
• 有序部署，有序扩展，基于 init containers 来实现。
• 有序收缩。

模版

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 # 必须匹配 .spec.template.metadata.labels
  serviceName: "nginx"
  replicas: 3 # 默认值是 1
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx # 必须匹配 .spec.selector.matchLabels
    spec:
      terminationGracePeriodSeconds: 10
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:1.15.3
        ports:
        - containerPort: 80
          name: web

可以看到创建了nginx的headless service，volumeClaimTemplates通过PV提供存储

实战

创建

命令

kubectl create -f sts-test.yaml -n killer
kubectl get svc -n killer
kubectl get sts -n killer
kubectl get po -n killer

结果

查看全部yaml

kubectl get sts web  -n killer -o yaml

结果

apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
  creationTimestamp: "2022-06-19T16:37:51Z"
  generation: 1
  name: web
  namespace: killer
  resourceVersion: "105754"
  selfLink: /apis/apps/v1/namespaces/killer/statefulsets/web
  uid: 4d7a0d8f-2f44-47ff-a4d7-5100b8be03cd
spec:
  podManagementPolicy: OrderedReady
  replicas: 3
  revisionHistoryLimit: 10
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  serviceName: nginx
  template:
    metadata:
      creationTimestamp: null
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - image: nginx:1.15.3
        imagePullPolicy: IfNotPresent
        name: nginx
        ports:
        - containerPort: 80
          name: web
          protocol: TCP
        resources: {}
        terminationMessagePath: /dev/termination-log
        terminationMessagePolicy: File
      dnsPolicy: ClusterFirst
      restartPolicy: Always
      schedulerName: default-scheduler
      securityContext: {}
      terminationGracePeriodSeconds: 10
  updateStrategy:
    rollingUpdate:
      partition: 0
    type: RollingUpdate
status:
  collisionCount: 0
  currentReplicas: 3
  currentRevision: web-56bf45cc57
  observedGeneration: 1
  readyReplicas: 3
  replicas: 3
  updateRevision: web-56bf45cc57
  updatedReplicas: 3

不同于deployment的strategy，sts的回滚策略字段为updateStrategy。

扩缩容

命令

kubectl scale sts web --replicas=4 -n killer

结果

更新

通过前面的yaml可以看到更新策略

updateStrategy:
rollingUpdate:
partition: 0
type: RollingUpdate

除了RollingUpdate滚动更新外，还有onDelete在删除时更新。

命令

更新之前，再打开一个终端，运行一个实时查看命令

 kubectl get po -l app=nginx -n killer -w

更新命令如下，以修改镜像版本为例

kubectl set image sts web nginx=nginx:latest -n killer --record

结果

实时过程

可以看到也是倒序更新的

删除

删除Pod

命令

kubectl delete po web-1 web-2 -n killer

结果

实时过程

可以看到，还是按照顺序创建的

删除sts

命令

 kubectl delete sts web -n killer

结果

参考文档

https://blog.csdn.net/lady_killer9/article/details/125355150