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kubernetes之StatefulSet詳解

part 更新 實現 ati partition code 自動創建 svc 解決

概述

RC、Deployment、DaemonSetStatefulSet都是面向無狀態的服務,它們所管理的Pod的IP、名字,啟停順序等都是隨機的,而StatefulSet是什麽?顧名思義,有狀態的集合,管理所有有狀態的服務,比如MySQL、MongoDB集群等。
StatefulSet本質上是Deployment的一種變體,它是t是為了解決有狀態服務的問題,它所管理的Pod擁有固定的Pod名稱,啟停順序,在StatefulSet中,Pod名字稱為網絡標識,還必須要用到共享存儲,在v1.9版本中已成為GA版本。
在Deployment中,與之對應的服務是service,而在StatefulSet中與之對應的headless service,headless service,即無頭服務,與service的區別就是它沒有Cluster IP,解析它的名稱時將返回該Headless Service對應的全部Pod的Endpoint列表。

除此之外,StatefulSet在Headless Service的基礎上又為StatefulSet控制的每個Pod副本創建了一個DNS域名,這個域名的格式為:

$(podname).(headless server name)   
FQDN: $(podname).(headless server name).namespace.svc.cluster.local

StatefulSet示例

接下來看一些示例,演示下上面所說的特性,以加深理解。

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 # has to match .spec.template.metadata.labels
  serviceName: "nginx"  #聲明它屬於哪個Headless Service.
  replicas: 3 # by default is 1
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx # has to match .spec.selector.matchLabels
    spec:
      terminationGracePeriodSeconds: 10
      containers:
      - name: nginx
        image: k8s.gcr.io/nginx-slim:0.8
        ports:
        - containerPort: 80
          name: web
        volumeMounts:
        - name: www
          mountPath: /usr/share/nginx/html
  volumeClaimTemplates:   #可看作pvc的模板
  - metadata:
      name: www
    spec:
      accessModes: [ "ReadWriteOnce" ]
      storageClassName: "gluster-heketi"  #存儲類名,改為集群中已存在的
      resources:
        requests:
          storage: 1Gi

通過該配置文件,可看出StatefulSet的組成部分:

  1. Headless Service,名為nginx,用來定義Pod網絡標識( DNS domain)。
  2. StatefulSet,定義具體應的,名為Nginx,有三個Pod副本,並為每個Pod定義了一個域名。
  3. volumeClaimTemplates,名為www,pvc模板,指定pvc名稱大小,將自動創建pvc,且pvc必須由存儲類供應。
$ kubectl create -f nginx.yaml 
service "nginx" created
statefulset "web" created

看下這三個Pod創建過程:

#第一個是創建web-0
$ kubectl get pod
web-0                     1/1       ContainerCreating   0          51s
#待web-0 running且ready時,創建web-1
$ kubectl get pod
web-0                     1/1       Running             0          51s
web-1                     0/1       ContainerCreating   0          42s

#待web-1 running且ready時,啟動web-2
$ kubectl get pod
web-0                     1/1       Running             0          1m
web-1                     1/1       Running             0          45s
web-2                     1/1       ContainerCreating   0          36s

#最後三個Pod全部running且ready
$ kubectl get pod
NAME                      READY     STATUS    RESTARTS   AGE
web-0                     1/1       Running   0          4m
web-1                     1/1       Running   0          3m
web-2                     1/1       Running   0          1m

Statefulset 名稱:web 三個副本
創建出來的Pod: web-0,web-1,web-2
volumeClaimTemplates名稱為:www,那麽自動創建出來的PVC名稱為www-web[0-2],為每個Pod創建一個PVC。

 #根據volumeClaimTemplates自動創建的PVC 
 $ kubectl get pvc
NAME              STATUS    VOLUME                                  CAPACITY   ACCESS MODES   STORAGECLASS     AGE
www-web-0         Bound     pvc-ecf003f3-828d-11e8-8815-000c29774d39   2G        RWO          gluster-heketi   7m
www-web-1         Bound     pvc-0615e33e-828e-11e8-8815-000c29774d39   2G        RWO          gluster-heketi   6m
www-web-2         Bound     pvc-43a97acf-828e-11e8-8815-000c29774d39   2G        RWO          gluster-heketi   4m

規律總結:

  • 匹配Pod name(網絡標識)的模式為:$(statefulset名稱)-$(序號),比如上面的示例:web-0,web-1,web-2。
    1. StatefulSet為每個Pod副本創建了一個DNS域名,這個域名的格式為: $(podname).(headless server name)
    2. StatefulSet使用Headless服務來控制Pod的域名,這個域名的FQDN為:$(service name).$(namespace).svc.cluster.local,其中,“cluster.local”指的是集群的域名。
    3. 根據volumeClaimTemplates,為每個Pod創建一個pvc,pvc匹配模式為:(volume_name)-(pod_name),
      比如上面的volumeMounts.name=www, Pod name=web-[0-2],因此創建出來的PVC是www-web-0、www-web-1、www-web-2。
    4. 刪除Pod不會刪除其pvc,刪除pvc將自動釋放pv。

Statefulset的啟停順序:
通常上面的示例發現:

  • 有序部署:部署StatefulSet時,如果有多個Pod副本,它們會被順序地創建(從0到N-1)。
  • 有序刪除:當Pod被刪除時,它們被終止的順序是從N-1到0。
  • 有序擴展:當對Pod執行擴展操作時,與部署一樣,它前面的Pod必須都處於Running和Ready狀態。
      
    Statefulset Pod管理策略:
    在v1.7以後,通過允許修改Pod排序策略,同時通過.spec.podManagementPolicy字段確保其身份的唯一性。
    OrderedReady: 上述的啟停順序,默認設置。
    Parallel: 告訴StatefulSet控制器並行啟動或終止所有Pod,並且在啟動或終止另一個Pod之前不等待前一個Pod變為Running and Ready或完全終止。

更新策略

在Kubernetes 1.7及更高版本中,通過.spec.updateStrategy字段允許配置或禁用Pod、labels、esource request/limits、annotations自動滾動更新功能。
OnDelete:通過.spec.updateStrategy.type 字段設置為OnDelete,StatefulSet控制器不會自動更新StatefulSet中的Pod。用戶必須手動刪除Pod,以使控制器創建新的Pod
RollingUpdate:通過.spec.updateStrategy.type 字段設置為RollingUpdate,實現了Pod的自動滾動更新,如果.spec.updateStrategy未指定,則此為默認策略。
StatefulSet控制器將刪除並重新創建StatefulSet中的每個Pod。它將以Pod終止(從最大序數到最小序數)的順序進行,一次更新每個Pod。在更新下一個Pod之前,必須等待這個Pod Running and Ready。
Partitions:通過指定 .spec.updateStrategy.rollingUpdate.partition 來對 RollingUpdate 更新策略進行分區,如果指定了分區,則當 StatefulSet 的 .spec.template 更新時,具有大於或等於分區序數的所有 Pod 將被更新。
具有小於分區的序數的所有 Pod 將不會被更新,即使刪除它們也將被重新創建。如果 StatefulSet 的 .spec.updateStrategy.rollingUpdate.partition 大於其 .spec.replicas,則其 .spec.template 的更新將不會傳播到 Pod。
在大多數情況下,不需要使用分區。

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