statefulset有状态应用管理
statefulset介绍
StatefulSet（有状态集，缩写为sts）常用于部署有状态的且需要有序启动的应用程序，比如在进行SpringCloud项目容器化时，Eureka的部署是比较适合用StatefulSet部署方式的，可以给每个Eureka实例创建一个唯一且固定的标识符，并且每个Eureka实例无需配置多余的Service，其余Spring Boot应用可以直接通过Eureka的Headless Service即可进行注册。
Eureka的statefulset的资源名称是eureka，
eureka-0 eureka-1 eureka-2
Service：headless service，没有ClusterIP eureka-svc
Eureka-0.eureka-svc.NAMESPACE_NAME eureka-1.eureka-svc
StatefulSet的基本概念
StatefulSet主要用于管理有状态应用程序的工作负载API对象。比如在生产环境中，可以部署ElasticSearch集群、MongoDB集群或者需要持久化的RabbitMQ集群、Redis集群、Kafka集群和ZooKeeper集群等。
和Deployment类似，一个StatefulSet也同样管理着基于相同容器规范的Pod。不同的是，StatefulSet为每个Pod维护了一个粘性标识。这些Pod是根据相同的规范创建的，但是不可互换，每个Pod都有一个持久的标识符，在重新调度时也会保留，一般格式为StatefulSetName-Number。比如定义一个名字是Redis-Sentinel的StatefulSet，指定创建三个Pod，那么创建出来的Pod名字就为Redis-Sentinel-0、Redis-Sentinel-1、Redis-Sentinel-2。而StatefulSet创建的Pod一般使用Headless Service（无头服务）进行通信，和普通的Service的区别在于Headless Service没有ClusterIP，它使用的是Endpoint进行互相通信，Headless一般的格式为：
statefulSetName-{0..N-1}.serviceName.namespace.svc.cluster.local。
说明：
serviceName为Headless Service的名字，创建StatefulSet时，必须指定Headless Service名称；
0..N-1为Pod所在的序号，从0开始到N-1；
statefulSetName为StatefulSet的名字；
namespace为服务所在的命名空间；
.cluster.local为Cluster Domain（集群域）
假如公司某个项目需要在Kubernetes中部署一个主从模式的Redis，此时使用StatefulSet部署就极为合适，因为StatefulSet启动时，只有当前一个容器完全启动时，后一个容器才会被调度，并且每个容器的标识符是固定的，那么就可以通过标识符来断定当前Pod的角色
StatefulSet注意事项
一般StatefulSet用于有以下一个或者多个需求的应用程序：
需要稳定的独一无二的网络标识符。
需要持久化数据。
需要有序的、优雅的部署和扩展。
需要有序的自动滚动更新。
如果应用程序不需要任何稳定的标识符或者有序的部署、删除或者扩展，应该使用无状态的控制器部署应用程序，比如Deployment或者ReplicaSet。
StatefulSet是Kubernetes 1.9版本之前的beta资源，在1.5版本之前的任何Kubernetes版本都没有。
Pod所用的存储必须由PersistentVolume Provisioner（持久化卷配置器）根据请求配置StorageClass，或者由管理员预先配置，当然也可以不配置存储。
为了确保数据安全，删除和缩放StatefulSet不会删除与StatefulSet关联的卷，可以手动选择性地删除PVC和PV（关于PV和PVC请参考2.2.12节）。
StatefulSet目前使用Headless Service（无头服务）负责Pod的网络身份和通信，需要提前创建此服务。
删除一个StatefulSet时，不保证对Pod的终止，要在StatefulSet中实现Pod的有序和正常终止，可以在删除之前将StatefulSet的副本缩减为0
定义一个StatefulSet资源文件
定义一个简单的StatefulSet的示例如下：
Cat StatefulSet-1.yaml
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
name: nginx
labels:
app: nginx
spec:
ports:
- port: 80
name: web
clusterIP: None #这里可以有IP，也可以无IP，推荐无IP，也就是 无头service
selector:
app: nginx
---
apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
name: web
spec:
serviceName: "nginx"
replicas: 2
selector:
matchLabels:
app: nginx
template:
metadata:
labels:
app: nginx
spec:
containers:
- name: nginx
image: nginx:1.15.2
ports:
- containerPort: 80
name: web
此示例没有添加存储配置，后面的章节会单独讲解存储相关的知识点
创建一个StatefulSet
# 创建一个sts
[root@k8s-m01 yaml-file]# kubectl create -f StatefulSet-1.yaml #-n namespace_name
service/nginx created
statefulset.apps/web created
[root@k8s-m01 yaml-file]# kubectl get sts
NAME READY AGE
web 2/2 3s
[root@k8s-m01 yaml-file]# kubectl get pod
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
web-0 1/1 Running 0 73s
web-1 1/1 Running 0 72s
[root@k8s-m01 yaml-file]# kubectl get svc
NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE
kubernetes ClusterIP 192.168.0.1 <none> 443/TCP 37d
nginx ClusterIP None <none> 80/TCP 2m59s
# <<--没有ClusterIP的service 简称 '无头service'
无头service
演示案例：
cat sts-busybox.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: busybox
namespace: default
spec:
containers:
- name: busybox
image: busybox:1.28
command:
- sleep
- "3600"
imagePullPolicy: IfNotPresent
restartPolicy: Always
#启动进入 busybox ping StatefulSet的web节点，理解如何解析无头service
[root@k8s-m01 yaml-file]# kubectl exec -it busybox -- sh
#nslookup解析
/ # nslookup web-0.nginx
Server: 192.168.0.10
Address 1: 192.168.0.10 kube-dns.kube-system.svc.cluster.local
Name: web-0.nginx
Address 1: 172.16.57.124 web-0.nginx.default.svc.cluster.local
可以看到 可以直接ping通 service的名字
缩容扩容StatefulSet
[root@k8s-m01 yaml-file]# kubectl scale --replicas=3 sts web
statefulset.apps/web scaled
[root@k8s-m01 yaml-file]# kubectl get pod
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
nginx-55bbd66bbd-6n9jl 1/1 Running 0 9h
nginx-55bbd66bbd-9gxhf 1/1 Running 0 9h
web-0 1/1 Running 0 6m54s
web-1 1/1 Running 0 6m53s
web-2 1/1 Running 0 4s
[root@k8s-m01 yaml-file]# kubectl scale --replicas=2 sts web
statefulset.apps/web scaled
[root@k8s-m01 yaml-file]# kubectl get pod -o wide|grep web
web-0 1/1 Running 0 29m 172.16.57.124 k8s-n02
web-1 1/1 Running 0 29m 172.17.207.167 k8s-n01
#查看sts标签
[root@k8s-m01 yaml-file]# kubectl get pod --show-labels |grep web
web-0 1/1 Running 0 30m app=nginx,controller-revision-hash=web-6949d64dc8,statefulset.kubernetes.io/pod-name=web-0
web-1 1/1 Running 0 30m app=nginx,controller-revision-hash=web-6949d64dc8,statefulset.kubernetes.io/pod-name=web-1
#过滤标签，找到属于某个标签下的pod
[root@k8s-m01 yaml-file]# kubectl get pod -l controller-revision-hash=web-6949d64dc8
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
web-0 1/1 Running 0 32m
web-1 1/1 Running 0 32m
#查看扩缩容过程：
#执行命令监视pod变化动态
kubectl get pod -l controller-revision-hash=web-6949d64dc8 -w
#扩容sts
[root@k8s-m01 ~]# kubectl scale --replicas=5 statefulset web
statefulset.apps/web scaled
#检查状态：
[root@k8s-m01 yaml-file]# kubectl get pod -l controller-revision-hash=web-6949d64dc8 -w
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
web-0 1/1 Running 0 42m
web-1 1/1 Running 0 42m
web-2 0/1 Pending 0 0s
web-2 0/1 Pending 0 0s
web-2 0/1 ContainerCreating 0 0s
web-2 1/1 Running 0 2s
web-3 0/1 Pending 0 0s
web-3 0/1 Pending 0 0s
web-3 0/1 ContainerCreating 0 0s
web-3 1/1 Running 0 1s
web-4 0/1 Pending 0 0s
web-4 0/1 Pending 0 0s
web-4 0/1 ContainerCreating 0 0s
web-4 1/1 Running 0 1s
可以看到扩容时，web序号呈现递增更新
#缩容sts
[root@k8s-m01 ~]# kubectl scale --replicas=3 statefulset web
statefulset.apps/web scaled
[root@k8s-m01 yaml-file]# kubectl get pod -l controller-revision-hash=web-6949d64dc8 -w
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
web-0 1/1 Running 0 46m
web-1 1/1 Running 0 46m
web-2 1/1 Running 0 115s
web-3 1/1 Running 0 113s
web-4 1/1 Running 0 112s
web-4 1/1 Terminating 0 2m1s
web-4 0/1 Terminating 0 2m1s
web-4 0/1 Terminating 0 2m2s
web-4 0/1 Terminating 0 2m2s
web-3 1/1 Terminating 0 2m3s
web-3 0/1 Terminating 0 2m4s
web-3 0/1 Terminating 0 2m4s
web-3 0/1 Terminating 0 2m4s
可以看到缩容时，web序号呈现倒序缩减
#删除sts查看流程
[root@k8s-m01 ~]# kubectl get pod
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
web-0 1/1 Running 0 53m
web-1 1/1 Running 0 53m
web-2 1/1 Running 0 21s
[root@k8s-m01 ~]# kubectl delete pod web-2
pod "web-2" deleted
[root@k8s-m01 yaml-file]# kubectl get pod -l controller-revision-hash=web-6949d64dc8 -w
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
web-0 1/1 Running 0 53m
web-1 1/1 Running 0 53m
web-2 1/1 Running 0 13s
web-2 1/1 Terminating 0 31s
web-2 0/1 Terminating 0 31s
web-2 0/1 Terminating 0 31s
web-2 0/1 Terminating 0 31s
web-2 0/1 Pending 0 0s
web-2 0/1 Pending 0 0s
web-2 0/1 ContainerCreating 0 0s
web-2 1/1 Running 0 2s
# sts 会保证副本数达到期望值，删除一个副本后会重新拉起一个新的副本
[root@k8s-m01 ~]# kubectl get pod
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
web-0 1/1 Running 0 55m
web-1 1/1 Running 0 55m
web-2 1/1 Running 0 87s #<=== 重新拉起的新副本
注意：
StatefulSet的pod也会被命名为 pod的name
[root@k8s-m01 ~]# kubectl get pod
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
web-0 1/1 Running 0 55m
web-1 1/1 Running 0 55m
web-2 1/1 Running 0 87s
[root@k8s-m01 ~]# kubectl exec -it web-0 -- sh
# hostname
web-0
StatefulSet更新策略
1. RollingUpdate 更新策略
#监视 statefulset
kubectl get pod -l statefulset.kubernetes.io/pod-name
#修改nginx版本让它进行滚动更新
[root@k8s-m01 ~]# kubectl edit sts web
#默认更新策略RollingUpdate
updateStrategy:
rollingUpdate:
partition: 0 #不更新小于 N 的副本
type: RollingUpdate
#检查更新过程
[root@k8s-m01 ~]# kubectl get pod -l statefulset.kubernetes.io/pod-name -w
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
web-0 1/1 Running 0 8m44s
web-1 1/1 Running 0 8m47s
web-2 1/1 Running 0 8m50s
web-2 1/1 Terminating 0 9m26s
web-2 0/1 Terminating 0 9m27s
web-2 0/1 Terminating 0 9m27s
web-2 0/1 Terminating 0 9m27s
web-2 0/1 Pending 0 0s
web-2 0/1 Pending 0 0s
web-2 0/1 ContainerCreating 0 0s
web-2 1/1 Running 0 2s
web-1 1/1 Terminating 0 9m26s
web-1 0/1 Terminating 0 9m27s
web-1 0/1 Terminating 0 9m27s
web-1 0/1 Terminating 0 9m27s
web-1 0/1 Pending 0 0s
web-1 0/1 Pending 0 0s
web-1 0/1 ContainerCreating 0 0s
web-1 1/1 Running 0 1s
web-0 1/1 Terminating 0 9m25s
web-0 0/1 Terminating 0 9m26s
web-0 0/1 Terminating 0 9m26s
web-0 0/1 Terminating 0 9m26s
web-0 0/1 Pending 0 0s
web-0 0/1 Pending 0 0s
web-0 0/1 ContainerCreating 0 0s
web-0 1/1 Running 0 1s
#可以看到更新过程会先从 web-2 更新，倒序更新
2. Ondelete 更新策略 [适用于灰度发布]
[root@k8s-m01 yaml-file]# kubectl edit sts web
修改：
updateStrategy:
rollingUpdate:
partition: 0
type: RollingUpdate
改为:
updateStrategy:
type: OnDelete #修改为OnDelete更新模式并保存，该更新策略是，删除时才会进行更新
#检查策略更新过程
开启一个窗口进行监视pod过程
# kubectl get pod -l statefulset.kubernetes.io/pod-name -w
#此时修改一个镜像版本，看是否像之前一样会被更新
- image: nginx:1.15.1 修改为 - image: nginx:1.15.3
#这时候另一个窗口完全没有变化
#删除pod查看窗口变化：
[root@k8s-m01 yaml-file]# kubectl get pod -l statefulset.kubernetes.io/pod-name
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
web-0 1/1 Running 0 8m31s
web-1 1/1 Running 0 8m34s
web-2 1/1 Running 0 8m37s
[root@k8s-m01 yaml-file]# kubectl delete pod web-0
pod "web-0" deleted
#另一个窗口的变化：
[root@k8s-m01 ~]# kubectl get pod -l statefulset.kubernetes.io/pod-name -w
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
web-0 1/1 Running 0 11m
web-1 1/1 Running 0 11m
web-2 1/1 Running 0 12m
web-0 1/1 Terminating 0 15m
web-0 0/1 Terminating 0 15m
web-0 0/1 Terminating 0 15m
web-0 0/1 Terminating 0 15m
web-0 0/1 Pending 0 0s
web-0 0/1 Pending 0 0s
web-0 0/1 ContainerCreating 0 0s
web-0 1/1 Running 0 1s
可以看到这时候web-0已经开始发生变化，这时候检查该pod版本是否被更新：
[root@k8s-m01 yaml-file]# kubectl get pod -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATES
web-0 1/1 Running 0 64s 172.17.207.176 k8s-n01 <none> <none> #<--被更新
web-1 1/1 Running 0 16m 172.17.207.174 k8s-n01 <none> <none>
web-2 1/1 Running 0 16m 172.16.57.68 k8s-n02 <none> <none>
#检查版本：
kubectl get pod web-0 -o yaml|grep image #也可以用这个命令来看版本
[root@k8s-m01 yaml-file]# kubectl exec -it web-0 -- sh
# nginx -v
nginx version: nginx/1.15.3
[root@k8s-m01 yaml-file]# kubectl exec -it web-1 -- sh
# nginx -v
nginx version: nginx/1.15.2
[root@k8s-m01 yaml-file]# kubectl exec -it web-2 -- sh
# nginx -v
nginx version: nginx/1.15.2
结论：
OnDelete策略只会在pod被删除时进行更新版本，该方法在进行灰度发布时效果较好
yaml中参数 partition含义 #分段更新配置
updateStrategy
rollingUpdate:
partition: 2 #副本大于设置的值时进行更新，也就是分段更新,这里是大于2的副本更新
type: RollingUpdate
partition: 2 #不更新小于 N 的副本
案例：
修改当前statefulset配置添加更新参数：
kubectl edit sts web
找到：
updateStrategy:
type: OnDelete
修改为：
updateStrategy:
type: RollingUpdate
rollingUpdate:
partition: 2
顺便修改镜像版本：
- image: nginx:1.15.3 修改为 - image: nginx:1.15.2
新开窗口监视变化
kubectl get pod -l statefulset.kubernetes.io/pod-name -w
修改镜像版本进行更新测试 partition: 2 参数
#这里可以看到 保留2个副本后，只有web-2进行了自动更新，web-0 web-1都没有更新
[root@k8s-m01 ~]# kubectl get pod -l statefulset.kubernetes.io/pod-name -w
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
web-0 1/1 Running 0 21m
web-1 1/1 Running 0 22m
web-2 1/1 Running 0 21m
web-2 1/1 Terminating 0 22m
web-2 0/1 Terminating 0 22m
web-2 0/1 Terminating 0 22m
web-2 0/1 Terminating 0 22m
web-2 0/1 Pending 0 0s
web-2 0/1 Pending 0 0s
web-2 0/1 ContainerCreating 0 0s
web-2 1/1 Running 0 1s
#检查更新结果：
[root@k8s-m01 yaml-file]# kubectl get pod -l statefulset.kubernetes.io/pod-name -o yaml|grep image
- image: nginx:1.15.3
imagePullPolicy: IfNotPresent
image: nginx:1.15.3
imageID: docker-pullable://nginx@sha256:24a0c4b4a4c0eb97a1aabb8e29f18e917d05abfe1b7a7c07857230879ce7d3d3
- image: nginx:1.15.3
imagePullPolicy: IfNotPresent
image: nginx:1.15.3
imageID: docker-pullable://nginx@sha256:24a0c4b4a4c0eb97a1aabb8e29f18e917d05abfe1b7a7c07857230879ce7d3d3
- image: nginx:1.15.2
imagePullPolicy: IfNotPresent
image: nginx:1.15.2
imageID: docker-pullable://nginx@sha256:d85914d547a6c92faa39ce7058bd7529baacab7e0cd4255442b04577c4d1f424
可以看到只有一个nginx进行了更新到了 1.15.2
这就是 partition 参数的作用，在进行灰度发布时作用较大
statefulset删除
statefulset删除分为两种
级联删除[默认]
删除statefulset时删除pod
非级联删除
删除statefulset时不删除pod
级联删除：
默认级联删除时 会删除statefulset和pod
[root@k8s-m01 yaml-file]# kubectl delete sts web
statefulset.apps "web" deleted
[root@k8s-m01 yaml-file]# kubectl delete svc nginx
service "nginx" deleted
[root@k8s-m01 yaml-file]# kubectl get pod -l statefulset.kubernetes.io/pod-name
No resources found in default namespace. #删除后 web这个sts pod 已经没了
非级联删除：
[root@k8s-m01 yaml-file]# kubectl create -f StatefulSet-1.yaml
service/nginx created
statefulset.apps/web created
[root@k8s-m01 yaml-file]# kubectl get pod
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
web-0 1/1 Running 0 7m
web-1 1/1 Running 0 5m
非级联删除:
[root@k8s-m01 yaml-file]# kubectl delete sts web --cascade=orphan
statefulset.apps "web" deleted
检查：
[root@k8s-m01 yaml-file]# kubectl get sts
No resources found in default namespace.
#此时这些pod会变成 孤儿pod，可以删除并不会被重建
[root@k8s-m01 yaml-file]# kubectl get pod
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
web-0 1/1 Running 0 7m
web-1 1/1 Running 0 5m
非级联删除时，删除了sts 但是pod并未被删除
#kubernetes 1.24以前版本参数 --cascade=false
#kubernetes 1.24以后版本参数 --cascade=orphan
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