kubernets之statefulset

StatefulSet是控制器的一种，可以创建独特身份的POD。它提供有序的部署和伸缩。

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• 使用statefulset

• 使用限制

• 组成部分

• pod身份识别

• 保证部署和伸缩

使用statefulset

statefulset对以下应用是有价值的。

• 稳定、唯一的网络访问地址

• 稳定、持久的存储

• 有序、优雅的部署和伸缩

• 有序。优雅的删除和终止

上述描述中，稳定等同于在POD再次调度之后可以持久。如果应用不需要稳定的认证或有序的部署、删除、伸缩，你可以使用无状态的副本（例如Deployment或ReplicaSet）来部署你的应用，这将更适合无状态应用。

使用限制

• Statefulset目前为bate版本，在1.5之前在任何发布版中都不可用
  

• 类似所有alpha/beta资源，你可以通过apiserver参数--runtime-config禁用Statefulset

• POD使用的持久化存储可以是基于storage class的动态卷，也可以是预先管理员分配的

• 删除或缩减Statefulset不会删除分配的volumes。这是为了确保数据安全，数据比自动清除与statefulset关联的资源更重要

• Statefulset当前需要一个Headless Service提供网络访问地址

• 目前需要手动完成更新存在Statefulset

组成部分

• 下面的示例描述Statefulset的组件。
  

• 一个名为nginx的Headless Service，用于控制网络访问
  

• 名为web的Statefulset，启动三个副本POD

• volumeClaimTemplates将提供持久化存储

---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
    name: nginx
    labels:
       app: nginx
spec:
   ports:
   - port: 80
     name: web
   clusterIP: None
   selector:
     app: nginx
---
apiVersion: apps/v1beta1
kind: StatefulSet
metadata:
    name: webspec:
    serviceName: "nginx"
    replicas: 3
    template:
        metadata:
              labels:
                 app: nginx
        spec:
            terminationGracePeriodSeconds: 10
            containers:
            - name: nginx
               p_w_picpath: gcr.io/google_containers/nginx-slim:0.8
               ports:
               - containerPort: 80
                 name: web
               volumeMounts:
               - name: www
                 mountPath: /usr/share/nginx/html
    volumeClaimTemplates:
    - metadata:
            name: www
            annotations:
                volume.beta.kubernetes.io/storage-class: anything
       spec:
           accessModes: [ "ReadWriteOnce" ]
           resources:
               requests:
                   storage: 1Gi

POD身份识别

StatefulSet POD有一个独特的身份识别，由一个序号、一个稳定的网络身份和稳定的存储。身份绑定POD，不管POD被调度到哪个节点上。

1）序号索引

Statefulset有N个实例，每个POD将被分配一个唯一的整数序号，范围在[1，N]。

2）稳定的网络ID

StatefulSet的每个POD的名称是由StatefulSet的名称和Pod序号组成。POD名称的格式为$(statefulset name)-$(ordinal)。上述示例中创建的POD名称为web-0,web-1,web-2。statefulset使用Headless Service控制POD的域名。service域名的格式为$(service name).$(namespace).svc.cluster.local，cluster.local为cluster domain。每个POD创建后会有一个匹配的域名，格式为$(podname).$(service_domain)。下表为示例，描述cluster domain、service name和statefulset name如何相互作用。

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

 kubernetes为每一个VolumeClaimTemplate创建一个PV。在上述nginx的示例中，每一个POD将获得一个大小为1G的PV。当POD被调度到一个节点上的时候，volumeMounts将通过与之绑定的PVC挂载PV。

说明：与PVC绑定的PV不会因POD或statefulset删除而删除，需要手动执行删除。

保证部署和伸缩

• 对于statefulset的N个副本，当POD被部署，它们将是有序的，[0..N-1]
  

• 当POD被删除，它们将按反向的顺序终止，先终止N-1的POD

• 在伸缩操作应用到POD之前，必须保证之前所有POD的状态是running且ready。
  

• 在POD被终止之前，所有当前序号之后的POD必须完全关闭

StatefulSet不应该指定pod.Spec.TerminationGracePeriodSeconds为0。这种做法是不安全的，强烈劝阻。为进一步解释,请参阅强制删除StatefulSet POD。

上面的nginx例子创建后，三个POD将按web-0 web-1 web-2顺序部署。web-1不会在web-0 running并ready之前部署，web-2直到web-1处于running并ready状态后才会开始部署。web-1 running且ready之后，但web-2还未启动，此时如果web-0故障，web-2将不会被启动，直到web-0成功被重启并达到running且ready的状态。

如果一个用户修改已部署的statefulset，例如replicas=1，web-2会先被终止。web-1将不会终止，直到web-2完全关闭和删除。web-2已经终止并完全关闭，但在web-1终止前，此时如果web-0故障，web-1将不会被终止，直到web-0处于running且ready的状态。