入门Kubernetes-StatefulSets

前言：

　前面文中对通过DaemonSet、存储资源对象，实现了在指定节点中运行一个守护进程。

　在真实的业务场景中，部署的服务都是有状态的、且有数据需要持久化的；那么如何实现呢？

　那么接下来学习一种更加重要的资源——StatefulSets。

一、StatefulSets 介绍

　　StatefulSet 是用来管理有状态应用的工作负载 API 对象。

　　StatefulSet 用来管理某 Pod 集合的部署和扩缩， 并为这些 Pod 提供持久存储和持久标识符。

　　与Deployment 类似，StatefulSet 管理基于相同容器规约的一组 Pod。但和 Deployment 不同的是，StatefulSet 为它们的每个 Pod 维护了一个有粘性的ID。这些 Pod 是基于相同的规约来创建的，但是不能相互替换：无论怎么调度，每个 Pod 都有一个永久不变的 ID。

　　如果希望使用存储卷为工作负载提供持久存储，可以使用 StatefulSet 作为解决方案的一部分。 尽管 StatefulSet 中的单个 Pod 仍可能出现故障， 但持久的 Pod 标识符使得将现有卷与替换已失败 Pod 的新 Pod 相匹配变得更加容易。

　应用场景：

·　StatefulSets 对于需要满足以下一个或多个需求的应用程序很有价值：

• 稳定的、唯一的网络标识符。
• 稳定的、持久的存储。
• 有序的、优雅的部署和缩放。
• 有序的、自动的滚动更新。

　使用限制：

• 给定 Pod 的存储必须由 PersistentVolume 驱动 基于所请求的 storage class 来提供，或者由管理员预先提供。
• 删除或者收缩 StatefulSet 并不会删除它关联的存储卷。 这样做是为了保证数据安全，它通常比自动清除 StatefulSet 所有相关的资源更有价值。
• StatefulSet 当前需要无头服务 来负责 Pod 的网络标识。你需要负责创建此服务。
• 当删除 StatefulSets 时，StatefulSet 不提供任何终止 Pod 的保证。 为了实现 StatefulSet 中的 Pod 可以有序地且体面地终止，可以在删除之前将 StatefulSet 缩放为 0。
• 在默认 Pod 管理策略(OrderedReady) 时使用 滚动更新，可能进入需要人工干预 才能修复的损坏状态

二、StatefulSets使用方式

• 创建StatefulSets

　　　创建StatefulSets的yaml格式：

apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet #StatefulSet类型
metadata:
  name: web #StatefulSet 名称
spec:
  #service名称
  serviceName: "nginx"
  #Pod数量
  replicas: 2
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  #Pod定义
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      #容器设置
      containers:
        - name: nginx
          #镜像名称
          image: nginx:1.9.6
          ports:
            - containerPort: 80
              name: web
          volumeMounts:
            #持久化存储名称
            - name: www
              mountPath: /usr/share/nginx/html
  #持久化存储定义
  volumeClaimTemplates:
    - metadata:
        #名称
        name: www
      spec:
        #访问方式
        accessModes: ["ReadWriteOnce"]
        #资源定义
        resources:
          requests:
            storage: 1Gi

　　应用该yaml后Pod创建顺序如下：


>>kubectl apply -f web.yaml
service/nginx created
statefulset apps/web created

>>kubectl get pods -w -l app=nginx
NAME    READY   STATUS    RESTARTS   AGE
web-0   0/1     Pending       0          0s
web-0   0/1     Pending       0          0s
web-0   0/1     ContainerCreating   0          1s
web-0   1/1     Running             0          3s
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          2s

　　可见：StatefulSets中Pod顺序创建成功。　　

　　再查看下Nginx中持久化存储资源：

kubectl get pvc -l app=nginx
NAME        STATUS   VOLUME                                     CAPACITY   ACCESS MODES   STORAGECLASS   AGE
www-web-0   Bound    pvc-c431e9d6-0dba-4c1d-ba83-b9f1d5b8824a   1Gi        RWO            standard       137m
www-web-1   Bound    pvc-58070d7f-9fec-4e28-b77b-b15fdf30c965   1Gi        RWO            standard       124m

• 扩容/缩容StatefulSets

　　　StatefulSet策略：

• • 对于包含 N 个 副本的 StatefulSet，当部署 Pod 时，它们是依次创建的，顺序为 0..N-1。
  • 当删除 Pod 时，它们是逆序终止的，顺序为 N-1..0。
  • 在将缩放操作应用到 Pod 之前，它前面的所有 Pod 必须是 Running 和 Ready 状态。
  • 在 Pod 终止之前，所有的继任者必须完全关闭。

　　　扩容：StatefulSet 按序号索引顺序的创建每个 Pod，并且会等待前一个 Pod 变为 Running 和 Ready 才会启动下一个 Pod

#扩容Pod数量为4
>>kubectl scale sts web --replicas=4
statefulset.apps/web scaled

#查看pod变化
>>kubectl get pods -w -l app=nginx
NAME    READY   STATUS    RESTARTS   AGE
web-0   1/1     Running   0          53m
web-1   1/1     Running   0          53m
web-2   0/1     Pending   0          0s
web-2   0/1     Pending   0          0s
web-2   0/1     Pending   0          3s
web-2   0/1     ContainerCreating   0          3s
web-2   1/1     Running             0          6s
web-3   0/1     Pending             0          0s
web-3   0/1     Pending             0          0s
web-3   0/1     Pending             0          2s
web-3   0/1     ContainerCreating   0          2s
web-3   1/1     Running             0          4s　　　　

　　　 缩容：会按照与 Pod 序号索引相反的顺序每次删除一个 Pod。在删除下一个 Pod 前会等待上一个被完全关闭

#缩容为2个pod
>>kubectl scale -n default statefulset web --replicas=2

#查看Pod变化：
>>kubectl get pods -w -l app=nginx
NAME    READY   STATUS    RESTARTS   AGE
web-0   1/1     Running   0          59m
web-1   1/1     Running   0          59m
web-2   1/1     Running   0          4m30s
web-3   1/1     Running   0          4m24s
web-3   1/1     Terminating   0          7m23s
web-3   0/1     Terminating   0          7m24s
web-3   0/1     Terminating   0          7m25s
web-3   0/1     Terminating   0          7m25s
web-2   1/1     Terminating   0          7m31s
web-2   0/1     Terminating   0          7m32s
web-2   0/1     Terminating   0          7m33s
web-2   0/1     Terminating   0          7m33s

　　　注意：扩容时会根据设置自动创建久化存储资源(PVC)并关联到Pod，当缩容时，PVC不会同步删除。当再次扩容时；会自动绑定到之前的PVC上。　　　

• StatefulSets更新策略

　　　更新策略由 StatefulSet API Object 的spec.updateStrategy 字段决定。这个特性能够用来更新一个 StatefulSet 中的 Pod 的 container images，resource requests，以及 limits，labels 和 annotations。 RollingUpdate滚动更新是 StatefulSets 默认策略。

　　　OnDelete：当 StatefulSet 的 .spec.updateStrategy.type 设置为 OnDelete 时，它的控制器将不会自动更新 StatefulSet 中的 Pod。 用户必须手动删除 Pod 以便让控制器创建新的 Pod，以此来对 StatefulSet 的 .spec.template 的变动作出反应

　　　滚动更新：RollingUpdate 更新策略对 StatefulSet 中的 Pod 执行自动的滚动更新。 在没有声明 .spec.updateStrategy 时，RollingUpdate 是默认配置。 当 StatefulSet 的 .spec.updateStrategy.type 被设置为 RollingUpdate 时， StatefulSet 控制器会删除和重建 StatefulSet 中的每个 Pod。 它将按照与 Pod 终止相同的顺序（从最大序号到最小序号）进行，每次更新一个 Pod。 它会等到被更新的 Pod 进入 Running 和 Ready 状态，然后再更新前一个

• StatefulSets删除

　　　StatefulSet 同时支持级联和非级联删除。使用非级联方式删除 StatefulSet 时，StatefulSet 的 Pod 不会被删除。使用级联删除时，StatefulSet 和它的 Pod 都会被删除。

　　　StatefulSet 永远不会删除和一个 Pod 相关联的 PersistentVolumes。 当你重建这个 StatefulSet 并且重新启动了Pod时，它原本的 PersistentVolume 会被重新挂载

　　　非级联删除：Pod不会删除

#非级联删除statefulset
kubectl delete statefulset web --cascade=orphan

　　　　查看状态：Pod信息，所有Pod依旧运行

　　　级联删除：StatefulSet 和它的 Pod 都会被删除

#级联删除
kubectl delete statefulset web

　　　　查看状态：Pod逐步从Pod1->Pod0删除　　　　　　

三、总结

　StatefulSet 是一种较常用的资源类型，能够稳定、有序的部署和扩缩Pod集合， 并为这些 Pod 提供持久存储和持久标识符。