Kubernetes(k8s)-StatefulSet介绍

运维小路

发布于 2024-12-30 18:24:57

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我们上一章介绍了Docker基本情况，目前在规模较大的容器集群基本都是Kubernetes，但是Kubernetes涉及的东西和概念确实是太多了，而且随着版本迭代功能在还增加，笔者有些功能也确实没用过，所以只能按照我自己的理解来讲解。

前面讲的无论是deployment还是DaemonSet，而且deployment还是通过控制ReplicaSets来实现，而DaemonSet比并没有采用额外的控制器，他们总体都还算是无状态的，但是实际上有些业务里面是有数据的，并且里面还有标识符来标识该pod，比如数据库mysql，中间件zookeeper等，今天我们再一如另外一个控制器：StatefulSet，简称sts。

StatefulSet 是 Kubernetes 中专门用于管理有状态应用的工作负载 API 对象。与 Deployment 和 DaemonSet 不同，StatefulSet 提供了额外的功能来确保应用程序的状态和持久性，特别适用于需要稳定身份、持久存储以及有序部署的应用程序。

核心特性

稳定的网络标识：每个 Pod 都有一个唯一的、基于 DNS 的网络标识符（如 web-0.nginx.default.svc.cluster.local），即使 Pod 重启或重新调度，其标识符也不会改变。这对于需要相互之间进行通信的有状态应用非常重要。

有序且稳定的部署和扩展：StatefulSet 确保 Pod 按照顺序创建，并且在删除时也按照顺序进行。例如，在扩展时会先创建 web-0，然后是 web-1，以此类推；而在缩容时则相反。这有助于简化备份、恢复等操作。

持久存储：StatefulSet 支持为每个 Pod 分配独立的持久卷声明（PersistentVolumeClaim, PVC）。即使 Pod 被删除并重新创建，其数据仍然保留，并且新 Pod 会挂载到相同的持久卷上。这意味着每个 Pod 都有自己的持久存储，不会与其他 Pod 共享。

自动化的更新策略：提供了滚动更新和回滚的能力，但相比 Deployment 更加保守，默认情况下不会同时更新所有 Pod，以减少对服务的影响。您可以配置 Partition 来控制哪些 Pod 参与更新，哪些保持不变。

稳定的身份：每个 Pod 在 StatefulSet 中都有一个稳定的身份，包括名称和主机名，这使得它们在网络中可以被可靠地识别和访问。Pod 名称遵循格式 <statefulset-name>-<ordinal>，其中 ordinal 是从 0 开始的整数。

头等公民的服务发现：Kubernetes 为 StatefulSet 创建的每个 Pod 自动生成 Headless Service（无头服务），允许客户端通过 DNS 查询找到这些 Pod。您还可以为 StatefulSet 配置常规的 ClusterIP 类型服务，以便外部访问。

升级策略

支持多种更新策略，如 RollingUpdate（默认）和 OnDelete。RollingUpdate 会在后台逐步替换旧版本的 Pod，而 OnDelete 则只会在手动删除 Pod 后创建新的 Pod。

案例

由于这里我们还没有讲解服务(service)和pv&pvc，所以我们这里的案例是不涉及pvc和svc，只涉及sts的pod名字和标识符。

apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
  name: nginx-statefulset
spec:
  serviceName: "nonexistent" # 必须指定 serviceName，但可以指向不存在的服务
  replicas: 3 # 运行三个副本
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: 192.168.31.43:5000/nginx:latest
        ports:
        - containerPort: 80
          name: web