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K8S-Statefulset控制器

来源：互联网 收集：自由互联 发布时间：2023-08-21
一、statefulset简介 statefulset是用来管理有效状态应用的工作负载API对象，也是一种POD控制器，那为什么要放在PV/PVC之后再简介呢？这是因为statefulset是必须也有持久化数据，每个POD所对应

一、statefulset简介

statefulset是用来管理有效状态应用的工作负载API对象，也是一种POD控制器，那为什么要放在PV/PVC之后再简介呢？这是因为statefulset是必须也有持久化数据，每个POD所对应的PV都是不一样的。相对于Deployment所创建的POD是无状态的，那statefulset是属于有状态的，即可以保留POD的状态信息。其特点有：

  • 1、稳定的持久化存储，即Pod重新调度后还是能访问到相同的持久化数据，基于PVC来实现
  • 2、稳定的网络标志，即Pod重新调度后其PodName和HostName不变，基于Headless Service（即没有Cluster IP的Service）来实现
  • 3、有序部署，有序扩展，即Pod是有顺序的，在部署或者扩展的时候要依据定义的顺序依次依次进行（即从0到N-1，在下一个Pod运行之前所有之前的Pod必须都是Running和Ready状态），基于init containers来实现
  • 4、有序收缩，有序删除（即从N-1到0）
  • 5、有序的滚动更新

在svc服务最后有个无头服务那就是headless service这东西有什么用？这是因为statefulset的特性所决定的：在statefulset中是要求有序的，每一个pod的名称必须是固定的。当节点挂了，重建之后的标识符是不变的，每一个节点的节点名称是不能改变的。pod名称是作为pod识别的唯一标识符，必须保证其标识符的稳定并且唯一。​​为了实现标识符的稳定，这时候就需要一个headless service 解析直达到pod，还需要给pod配置一个唯一的名称。​​

K8S-Statefulset控制器_Pod

二、statefulset实例

1、通过nfs创建共享存储 

1、在一台服务器创建nfs共享存储
yum install -y nfs-common nfs-utils rpcbind
mkdir /data/nfs{0..3}
chmod 755 /data/nfs{0..3}
chown nfsnobody /data/nfs{0..3}
cat >/etc/exports <<EOF
/home/k8s/nfs  *(rw,sync,no_root_squash)
EOF
systemctl start rpcbind && systemctl enable rpcbind
systemctl start nfs && systemctl enable nfs
###查看共享服务器和路径
[root@k8s-master ~]# showmount -e 172.16.4.169
Export list for 172.16.4.169:
/home/k8s/nfs *

2、在其他服务器上进行挂载
[root@k8s-node1 ~]# mount -t nfs 172.16.4.169:/home/k8s/nfs /home/k8s/nfs/
[root@k8s-node1 ~]# df -h
172.16.4.169:/home/k8s/nfs  447G  7.6G  440G   2% /home/k8s/nfs
[root@k8s-node1 ~]# date > /home/k8s/nfs/index.html
[root@k8s-node1 ~]# cat /home/k8s/nfs/index.html 
Thu May 12 19:26:48 CST 2022
[root@k8s-node1 ~]#

2、statefulset的yml

2.1、创建一个PV 

[root@k8s-master statefulset]# cat pv.yml 
apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: pv-volume
spec:
  capacity:
    storage: 50Gi
  volumeMode: Filesystem
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  persistentVolumeReclaimPolicy: Recycle
  storageClassName: slow
  mountOptions:
    - hard
    - nfsvers=4.1
  nfs:
    path: /home/k8s/nfs
    server: 172.16.4.169
[root@k8s-master statefulset]# kubectl apply -f pv.yml 
persistentvolume/pv-volume created
[root@k8s-master statefulset]# kubectl get pv 
NAME             CAPACITY   ACCESS MODES   RECLAIM POLICY   STATUS      CLAIM               STORAGECLASS   REASON   AGE
pv-volume        50Gi       RWO            Recycle          Available                       slow                    7s

2.2、创建statefulset 

[root@k8s-master statefulset]# cat statefulset.yaml 
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:
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  serviceName: "nginx"
  replicas: 3
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:1.9.1
        ports:
        - containerPort: 80
          name: web
        volumeMounts:
        - name: www
          mountPath: /usr/share/nginx/html

  volumeClaimTemplates:
  - metadata:
      name: www
    spec:
      accessModes: [ "ReadWriteOnce" ]
      storageClassName: "slow"
      resources:
        requests:
          storage: 5Gi
[root@k8s-master statefulset]# kubectl apply -f statefulset.yaml 
service/nginx created
statefulset.apps/web created
[root@k8s-master statefulset]# kubectl get statefulset
NAME   READY   AGE
web    0/3     10s

由于StatefulSet是2个副本，但是看到只创建了web-0。在创建web-1时出错了。这是由于没有可用的PV了。​​所以一个POD是绑定一个PVC的，每个POD所对应的存储空间是不一样的。​​ 

##在创建一个新的pv1
[root@k8s-master statefulset]# cat pv0.yml 
apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: pv-volume1
spec:
  capacity:
    storage: 8Gi
  volumeMode: Filesystem
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  persistentVolumeReclaimPolicy: Recycle
  storageClassName: slow
  mountOptions:
    - hard
    - nfsvers=4.1
  nfs:
    path: /home/k8s/nfs
    server: 172.16.4.169
[root@k8s-master statefulset]# kubectl apply -f pv0.yml 
persistentvolume/pv-volume1 created

2.3、查看对应的服务 

[root@k8s-master statefulset]# kubectl get pod,statefulset
NAME                                    READY   STATUS    RESTARTS   AGE
pod/myapp-deploy-786f88884c-89srx       1/1     Running   0          2d2h
pod/nginx-demo                          1/1     Running   0          24h
pod/nginx-deployment-644898db96-d7k77   1/1     Running   0          2d2h
pod/nginx-deployment-644898db96-rcxt5   1/1     Running   0          2d2h
pod/nginx-tcp-liveness-probe            0/1     Running   0          2d2h
pod/web-0                               1/1     Running   0          19m
pod/web-1                               1/1     Running   0          18m

NAME                   READY   AGE
statefulset.apps/web   2/2     19m
[root@k8s-master statefulset]# kubectl get pv,pvc
NAME                              CAPACITY   ACCESS MODES   RECLAIM POLICY   STATUS   CLAIM               STORAGECLASS   REASON   AGE
persistentvolume/pv-volume        50Gi       RWO            Recycle          Bound    default/www-web-0   slow                    23m
persistentvolume/pv-volume1       8Gi        RWO            Recycle          Bound    default/www-web-1   slow                    9m22s
persistentvolume/task-pv-volume   50Gi       RWO            Retain           Bound    default/pvc-claim   manual                  12d

NAME                              STATUS   VOLUME           CAPACITY   ACCESS MODES   STORAGECLASS   AGE
persistentvolumeclaim/pvc-claim   Bound    task-pv-volume   50Gi       RWO            manual         12d
persistentvolumeclaim/www-web-0   Bound    pv-volume        50Gi       RWO            slow           19m
persistentvolumeclaim/www-web-1   Bound    pv-volume1       8Gi        RWO            slow           18m

2.4、statefulset总结

  • 匹配 Pod name ( 网络标识 ) 的模式为：​​$(statefulset名称)-$(序号)​​，从零开始，比如上面的示例：web-0，web-1， web-2
  • StatefulSet 为每个 Pod 副本创建了一个 DNS 域名，这个域名的格式为： ​​$(podname).(headless server name)​​，也就意味着服务间是通过Pod域名来通信而非 Pod IP，因为当Pod所在Node发生故障时， Pod 会 被飘移到其它 Node 上，Pod IP 会发生变化，但是 Pod 域名不会有变化
  • StatefulSet 使用 Headless 服务来控制 Pod 的域名，这个域名的 FQDN 为：​​$(service name).$(namespace).svc.cluster.local​​
  • 根据 volumeClaimTemplates，为每个 Pod 创建一个 pvc，pvc 的命名规则匹配模式： ​​(volumeClaimTemplates.name)-(pod_name)​​，比如上面的 volumeMounts.name=www， Pod name=web-[0-2]，因此创建出来的 PVC 是 www-web-0、www-web-1、www-web-2
  • 删除 Pod 不会删除其 pvc，手动删除 pvc 将自动释放 pv


Statefulset的启停顺序：

有序部署：部署StatefulSet时，如果有多个Pod副本，​​它们会被顺序地创建（从0到N-1）​​，并且，在下一个 Pod运行之前所有之前的Pod必须都是Running和Ready状态。

有序删除：当Pod被删除时，它们​​被终止的顺序是从N-1到0​​。

有序扩展：当对Pod执行扩展操作时，与部署一样，它前面的Pod必须都处于Running和Ready状态。

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