Kubernetes之StatefulSet
什么是StatefulSet
StatefulSet 是Kubernetes中的一种控制器，他解决的什么问题呢？我们知道Deployment是对应用做了一个简化设置，Deployment认为一个应用的所有的pod都是一样的，他们之间没有顺序，也无所谓在那台宿主机上。需要扩容的时候就可以通过pod模板加入一个，需要缩容的时候就可以任意杀掉一个。但是实际的场景中，并不是所有的应用都能做到没有顺序等这种状态，尤其是分布式应用，他们各个实例之间往往会有对应的关系，例如：主从、主备。还有数据存储类应用,它的多个实例，往往会在本地磁盘存一份数据，而这些实例一旦被杀掉，即使从建起来，实例与数据之间关系也会丢失，而这些实例有不对等的关系，实例与外部存储有依赖的关系的应用，被称作“有状态应用”。StatefulSet与Deployment相比，相同于他们管理相同容器规范的Pod，不同的时候，StatefulSet为pod创建一个持久的标识符，他可以在任何编排的时候得到相同的标识符。
StatefulSet的应用特点:
- 稳定且有唯一的网络标识符 当节点挂掉，既pod重新调度后其PodName和HostName不变，基于Headless Service来实现
- 稳定且持久的存储 当节点挂掉，既pod重新调度能访问到相同的持久化存储，基于PVC实现
- 有序、平滑的扩展、部署 即Pod是有顺序的，在部署或者扩展的时候要依据定义的顺序依次进行（即从0到N-1，在下一个Pod运行之前所有之前的Pod必须都是Running和Ready状态），基于init containers来实现。
- 有序、平滑的收缩、删除 既Pod是有顺序的，在收缩或者删除的时候要依据定义的顺序依次进行（既从N-1到0，既倒序）。
我们可以把这些抽象成两种应用状态:
- 拓扑状态。是应用多个实例之间的不完全对等的关系，这些应用实例是必须按照定义的顺序启动的。例如主应用A先于从应用B启动，如果把A和B删掉，应用还要按照先启动主应用A再启动从应用B，且创建的应用必须和原来的应用的网络标识一样（既PodName和HostName）。这样他们就可以按照原来的顺序创建了。
-
存储状态。应用实例分别绑定了不同的数据存储，Pod A第一次读到的数据要和10分钟后读到的数据，是同一份。哪怕这期间Pod A被重建。这种典型的例子就是数据库应用的多个存储实例。
之间不是完全对等的关系
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所以 StatefulSet的核心功能就是，通过某种方式记录应用状态，在Pod被重建的时候，通过这种方式还可以恢复原来的状态。
从上面的应用场景可以发现，StatefulSet由以下几个部分组成：
- Headless Service 用于定义网络标识（DNS）
- volumeClaimTemplates 用于创建PV
- StatefulSet 用于定义具体应用
讲解Headless Service
我们知道kubernetes中的service是定义pod暴露外部访问的一种机制，例如：3个pod，我们可以定义一个service通过标签选择器选到这三个pod，然后让问这个service就可以访问这个pod。可以出门左转，看一下 Service的讲解。 我们这里具体讲一下Headless service。
Headless service是Service通过DNS访问的其中一种方式，只要我们访问"mypod.stsname.namespace.svc.cluster.local"，我们就会访问到stsname下的mypod。而Service DNS的方式下有两种处理方法：
- Normal Service 这里访问"mypod.stsname.namespace.svc.cluster.local"的时候会得到mypod的service的IP，既VIP。
- Headless Service 这里访问"mypod.stsname.namespace.svc.cluster.local"的时候会得到mypod的IP，这里我们可以看到区别是，Headless Service 不需要分配一个VIP，而是通过DNS访问的方式可以解析出带代理的Pod的IP
Headleaa Service的定义方式：
apiVersion: v1 kind: Service metadata: name: myapp-headless namespace: default spec: selector: app: myapp release: dev clusterIP: "None" ports: - port: 80 targetPort: 80
Headless Service也是一个标准的Service的YAML文件，只不过clusterIP定义为None，既，这个service没有VIP作为"头"。以DNS会记录的方式记录所有暴露它代理的Pod。而它代理的Pod依然会采用标签选择器的机制选择。既：所有携带了 app=myapp 标签的pod。都会被service代理起来。
DNS格式：
pod-name.svc-name.namespace.svc.cluster.local
StatefulSet详解
kubectl explain sts.spec 主要字段解释：
- replicas 副本数
- selector 那个pod是由自己管理的
- serviceName 必须关联到一个无头服务商
- template 定义pod模板（其中定义关联那个存储卷）
- volumeClaimTemplates 生成PVC
部署一个statefulset服务
这里我们用的storageClass，PV和PVC会动态创建。这个跑成功必须创建一个rook服务的动态存储，创建方法参考 rook官网。
apiVersion: v1 kind: Service metadata: name: myapp-sts labels: app: myapp-sts spec: ports: - port: 80 name: web clusterIP: "None" selector: app: myapp-pod --- apiVersion: apps/v1 kind: StatefulSet metadata: name: myapp spec: serviceName: myapp-sts-svc replicas: 2 selector: matchLabels: app: myapp-pod template: metadata: labels: app: myapp-pod spec: containers: - name: myapp image: ikubernetes/myapp:v1 ports: - containerPort: 80 name: web volumeMounts: - name: myappdata mountPath: /usr/share/nginx/html volumeClaimTemplates: - metadata: name: myappdata spec: accessModes: ["ReadWriteOnce"] storageClassName: "rook-ceph-block" resources: requests: storage: 5Gi
查看一下服务
$ kubectl get svc NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE myapp-sts ClusterIP None <none> 80/TCP 5m
查看pv/pvc
$ kubectl get pvc NAME STATUS VOLUME CAPACITY ACCESS MODES STORAGECLASS AGE myappdata-myapp-0 Bound pvc-550493cf-dc1f-11e8-b8c9-005056930126 5Gi RWO rook-ceph-block 43m myappdata-myapp-1 Bound pvc-5a4276b4-dc1f-11e8-b8c9-005056930126 5Gi RWO rook-ceph-block 43m $ kubectl get pv NAME CAPACITY ACCESS MODES RECLAIM POLICY STATUS CLAIM STORAGECLASS REASON AGE pvc-550493cf-dc1f-11e8-b8c9-005056930126 5Gi RWO Delete Bound default/myappdata-myapp-0 rook-ceph-block 43m pvc-5a4276b4-dc1f-11e8-b8c9-005056930126 5Gi RWO Delete Bound default/myappdata-myapp-1 rook-ceph-block 43m
查看pod
$ kubectl get pod NAME READY STATUS RESTARTS AGE myapp-0 1/1 Running 0 17h myapp-1 1/1 Running 0 17h
验证解析
$ kubectl exec -it myapp-1 -- /bin/sh / # nslookup myapp-1.myapp-sts-svc.default.svc.cluster.local nslookup: can't resolve '(null)': Name does not resolve Name: myapp-1.myapp-sts-svc.default.svc.cluster.local Address 1: 10.244.3.37 myapp-1.myapp-sts-svc.default.svc.cluster.local
扩容（扩展应该是按顺序扩展）
$ kubectl scale sts myapp --replicas=5 $ kubectl get pod -w NAME READY STATUS RESTARTS AGE myapp-0 1/1 Running 0 18h myapp-1 1/1 Running 0 18h myapp-2 0/1 Pending 0 0s myapp-2 0/1 Pending 0 0s myapp-2 0/1 Pending 0 0s myapp-2 0/1 ContainerCreating 0 0s myapp-2 1/1 Running 0 15s myapp-3 0/1 Pending 0 0s myapp-3 0/1 Pending 0 1s myapp-3 0/1 Pending 0 1s myapp-3 0/1 ContainerCreating 0 1s
$ kubectl get pvc
NAME STATUS VOLUME CAPACITY ACCESS MODES STORAGECLASS AGE
myappdata-myapp-0 Bound pvc-550493cf-dc1f-11e8-b8c9-005056930126 5Gi RWO rook-ceph-block 18h
myappdata-myapp-1 Bound pvc-5a4276b4-dc1f-11e8-b8c9-005056930126 5Gi RWO rook-ceph-block 18h
myappdata-myapp-2 Bound pvc-25e46dbd-dcba-11e8-b8c9-005056930126 5Gi RWO rook-ceph-block 2m
myappdata-myapp-3 Bound pvc-2f420e8c-dcba-11e8-b8c9-005056930126 5Gi RWO rook-ceph-block 1m
myappdata-myapp-4 Bound pvc-4607d3c8-dcba-11e8-b8c9-005056930126 5Gi RWO rook-ceph-block 1m
缩容 （按倒序缩容）
$ kubectl scale sts myapp --replicas=3 $ kubectl get pod -w NAME READY STATUS RESTARTS AGE myapp-0 1/1 Running 0 18h myapp-1 1/1 Running 0 18h myapp-2 1/1 Running 0 3m myapp-3 1/1 Running 0 3m myapp-4 1/1 Running 0 2m myapp-4 1/1 Terminating 0 2m myapp-4 0/1 Terminating 0 2m myapp-4 0/1 Terminating 0 2m myapp-4 0/1 Terminating 0 2m myapp-3 1/1 Terminating 0 3m myapp-3 0/1 Terminating 0 3m myapp-3 0/1 Terminating 0 3m myapp-3 0/1 Terminating 0 3m
升级
查看升级策略
kubectl explain sts.spec.updateStrategy
- rollingUpdate 滚动更新
kubectl explain sts.spec.updateStrategy.rollingUpdate
- partition 分区更新，默认partition的值是0，当partition等N，N+的都会更新。
默认partition是从0开始更新
当partition等于4的时候，4以后的都要更新。
$ kubectl set image sts/myapp myapp=ikubernetes/myapp:v2 $ kubectl describe pod myapp-2 Name: myapp-2 Namespace: default Priority: 0 PriorityClassName: <none> Node: k8s-node01/172.16.138.41 Start Time: Thu, 01 Nov 2018 02:33:00 -0400 Labels: app=myapp-pod controller-revision-hash=myapp-5775ff7474 statefulset.kubernetes.io/pod-name=myapp-2 Annotations: <none> Status: Running IP: 10.244.1.13 Controlled By: StatefulSet/myapp Containers: myapp: Container ID: docker://75d5e6b3958f053908eb3e5fa1c2846ce91d90c9ff696f27e6220a66d2e8cc7c Image: ikubernetes/myapp:v2 Image ID: docker-pullable://ikubernetes/myapp@sha256:85a2b81a62f09a414ea33b74fb8aa686ed9b168294b26b4c819df0be0712d358 Port: 80/TCP Host Port: 0/TCP .....
Normal Service
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