通過StatefulSet部署有狀態服務應用實現方式

2022-03-18 19:00:13

先總結後詳解：

具有固定的網路標識，如主機名、域名等
支援持久化儲存
可以按順序部署和擴充套件
可以按順序終止和刪除
捲動升級也是按照一定順序

StatefulSet的基本概念：

StatefulSet主要用於管理有狀態的應用程式的工作負載的API物件。比如生產中的Elastic Search叢集、MongoDB叢集、Kafka叢集、Reids叢集、Zookeeper叢集等。。。

與Deployment相似的是，StatefulSet也同樣管理著基本相同容器規範的Pod。不同的是，StatefulSet為每個Pod維護了一個粘性標識。

這些Pod是根據相同的規範建立的，但是不可互換，每個Pod都有一個持久的識別符號，在重新排程時也會保留，一般格式為StatefulSetName-Number。

比如定義一個Redis-Sentinel的StatefulSet，指定三個副本，就會依次建立名為Redis-Sentinel-0、Redis-Sentinel-1、Redis-Sentinel-2的三個副本。而StatefulSet的Pod的Service一般使用Headless Service（無頭服務）進行通訊。

Headless的格式為一般為：

statefulSetName-{0..N-1}.serviceName.namespace.svc.cluster.local

statefulSetName：StatefulSet的名稱
{0…N-1}：名稱後面的序號
serviceName：Headless Service的名稱
namespace：服務所在的名稱空間
cluster.local：Cluster Daemon（叢集域）

StatefulSet用於有以下一條或多條需求的應用程式：

需要穩定的獨一無二的網路識別符號
需要持久化資料
需要有序的、優雅的部署和擴充套件
需要有序的自動捲動更新

如果都不需要，那應該使用Deployment部署。

範例：定義一個StatefulSet資源

建立一個nginx的StatefulSet作為示範：這個yaml啟動兩個副本，使用nginx映象，注意service一定要存在。

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx
  labels:
    app: nginx
spec: 
  ports:
  - port: 80
    name: web
  clusterIP: None
  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:1.18.0
        ports:
        - containerPort: 80
          name: web

使用kubectl建立一下：可以看到service和statefulset副本都建立了

[root@k8s-master01 ~]# kubectl create -f nginx-sts.yaml 
service/nginx created
statefulset.apps/web created

檢視Pod：可以看到副本的名稱是按序號從0開始的

[root@k8s-master01 ~]# kubectl get pod
NAME      READY   STATUS    RESTARTS       AGE
busybox   1/1     Running   17 (50m ago)   7d18h
web-0     1/1     Running   0              74s
web-1     1/1     Running   0              73s

檢視service：可以看到nginx的service是沒有CLUSTER-IP的

[root@k8s-master01 ~]# kubectl get svc
NAME         TYPE        CLUSTER-IP   EXTERNAL-IP   PORT(S)   AGE
kubernetes   ClusterIP   10.96.0.1    <none>        443/TCP   7d21h
nginx        ClusterIP   None         <none>        80/TCP    2m43s

擴容副本：可以看到與deployment不同的是，新生成的Pod名稱序號是有規律的

[root@k8s-master01 ~]# kubectl scale --replicas=3 sts web 
statefulset.apps/web scaled
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get pod
NAME      READY   STATUS              RESTARTS       AGE
busybox   1/1     Running             17 (55m ago)   7d18h
web-0     1/1     Running             0              6m30s
web-1     1/1     Running             0              6m29s
web-2     0/1     ContainerCreating   0              28s

測試存取一下是否可以通訊：可以看到網路是通的，IP直接解析到172.18.195.18上，也就是Pod的IP而不用通過一層service代理。

[root@k8s-master01 ~]# kubectl exec -ti busybox -- sh
/ # nslookup web-0.nginx
Server:    10.96.0.10
Address 1: 10.96.0.10 kube-dns.kube-system.svc.cluster.local
Name:      web-0.nginx
Address 1: 172.18.195.18 web-0.nginx.default.svc.cluster.local
/ # ping web-0.nginx
PING web-0.nginx (172.18.195.18): 56 data bytes
64 bytes from 172.18.195.18: seq=0 ttl=62 time=1.020 ms
64 bytes from 172.18.195.18: seq=1 ttl=62 time=0.860 ms
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get pod -o wide 
NAME      READY   STATUS    RESTARTS       AGE     IP               NODE           NOMINATED NODE   READINESS GATES
busybox   1/1     Running   18 (28s ago)   7d18h   172.27.14.193    k8s-node02     <none>           <none>
web-0     1/1     Running   0              11m     172.18.195.18    k8s-master03   <none>           <none>
web-1     1/1     Running   0              11m     172.25.92.78     k8s-master02   <none>           <none>
web-2     1/1     Running   0              5m9s    172.25.244.199   k8s-master01   <none>           <none>

StatefulSet的擴容與縮容

StatefulSet擴容：

擴容的時候會按照序號順序依次建立，比如我有上圖的三個web副本，我想擴容到五個，那麼就會先建立web-3副本，只要web-3副本建立成功後才會建立web-4；如果web-3出現故障無法建立，那麼後續任務將一直等待web-3的建立直到成功。

StatefulSet縮容：

縮容的時候與擴容相反，會從最後一個開始刪除，按照web-4、web-3這樣的順序依次刪除。

StatefulSet更新策略

支援兩種更新策略：

RollingUpdate：預設的更新策略為捲動更新，是從最後一個副本開始更新，成功後才會進行下一個副本，更新方式為先刪除再建立。

OnDelete：當把策略改為這個時，我們就需要先手動刪除要更新的副本，才會觸發副本的更新策略。

StatefulSet灰度釋出

利用更新策略中的Partition引數進行簡單的灰度釋出。

StatefulSet的級聯刪除和非級聯刪除

級聯刪除：刪除StatefulSet時同時刪除Pod，預設為級聯刪除

[root@k8s-master01 ~]# kubectl delete sts web

非級聯刪除：刪除StatefulSet時不會刪除Pod,注意此時再刪除Pod的話就不會再重建了

[root@k8s-master01 ~]# kubectl delete sts web --cascade=false

以上就是通過StatefulSet部署有狀態服務應用實現方式的詳細內容，更多關於StatefulSet部署有狀態服務的資料請關注it145.com其它相關文章！