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k8s之statefulset控制器

k8s之statefulset控制器
 运维/容器云系列  1971  4 分钟  

statefulset概述

stateful和stateless

”状态“

​ 进程的时间属性，即随之时间的推进，进程处理的前后请求有无相关性，前面的请求处理对后续的请求处理有无影响，有影响的叫有状态应用；没有影响的前后的请求处理都是独立的叫无状态应用；

对于有状态的应用，k8s用statefulset控制器进行管理：保证了每个pod都由一个专用索引、有序部署、有序停止、固定的标识符、固定的存储卷，即便pod被重构后，各种特性也和之前保持一致；

statefulset的特性

statefulset的基础构成：

  • headless service：用于解析各个pod的地址；
  • statefulset：管理pod的生命周期；
  • volumeClaimTemplate：基于静态或动态pv供给的方式绑定pv，给每一个pod

如图所示：

  • 每个pod都有固定且唯一的标号
  • 都有一个pvc并绑定一个pv，重构后也不变
  • pod编号为数字结尾，pod启动是由小到大依次启动，停止则是反过来

image-20201122154841425

statefulset基础应用

创建statefulset对象

1、创建pv对象

​ 创建2个pv对象，后端存储是nfs，没有动态pv供给能力，但都定义在state存储类中，由后面statefulset的volumeClaimTemplates引用；

[root@client statefulset]# cat 1pv.yaml 2pv.yaml 
apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
 name: state-pv1
spec:
 capacity: 
  storage: 1Gi
 accessModes:
 - ReadWriteMany
 storageClassName: state
 nfs:
  path: /pv1
  server: 192.168.80.101
apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
 name: state-pv2
spec:
 capacity: 
  storage: 1Gi
 accessModes:
 - ReadWriteMany
 storageClassName: state
 nfs:
  path: /pv2
  server: 192.168.80.101
  
  [root@client statefulset]# kubectl get pv
NAME        CAPACITY   ACCESS MODES   RECLAIM POLICY   STATUS      CLAIM   STORAGECLASS   REASON   AGE
state-pv1   1Gi        RWX            Retain           Available           state                   8s
state-pv2   1Gi        RWX            Retain           Available           state                   34s

2、定义statefulset对象并创建

​ 定义了headless的service，然后定义了statefulset控制器对象，在volumeClaimTemplates中引用了名为state的存储类，该类为上步定义的2个nfs的pv

[root@client statefulset]# cat statefulset-demo.yaml 
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
 name: svc-state
spec:
 ports:
 - port: 80
   name: web
 clusterIP: None
 selector:
  app: app-state
---
apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
 name: state-stateset
spec:
 serviceName: svc-state
 replicas: 2
 selector:
  matchLabels:
   app: app-state
 template:
  metadata:
   labels:
    app: app-state
  spec:
   containers:
   - name: myapp
     image: ikubernetes/myapp:v5
     ports:
     - containerPort: 80
       name: web
     volumeMounts:
     - name: myappdata
       mountPath: /usr/share/nginx/html
 volumeClaimTemplates:
  - metadata:
     name: myappdata
    spec:
     accessModes: 
     - ReadWriteMany
     storageClassName: "state"
     resources:
      requests:
       storage: 1Gi

3、查看

​ 查看statefulset控制器的events事件，

Events:
  Type    Reason            Age   From                    Message
  ----    ------            ----  ----                    -------
  Normal  SuccessfulCreate  3s    statefulset-controller  create Claim myappdata-state-stateset-0 Pod state-stateset-0 in StatefulSet state-stateset success
  Normal  SuccessfulCreate  3s    statefulset-controller  create Pod state-stateset-0 in StatefulSet state-stateset successful

4、问题？

 Warning  FailedMount  22s  kubelet, node1  MountVolume.SetUp failed for volume "state-pv2" : mount failed: exit status 32
创建pod时卡住，查看pod事件为绑定卷阶段出错了，

固定的pod标识符和存储卷

​ 若statefulset创建成功，观察到的现象应该是：依次启动或停止；重建pod后，其主机名、存储卷pv、dns的解析记录cname都不变，其中dns解析的是cname保持不变，但具体到pod的ip还是会变；

statefulset资源扩缩容

​ statefulset扩容pod时，和deployment控制器类似，采用kubectl scale 加 --replicas=数量N即可，或者修改yaml文件再重新apply也可以；

​ statefulset的扩缩容，也都是按照顺序，串行执行的；

statefulset资源更新

滚动更新

kubectl set image statefulset state_name image_name=image_new_version

滚动更新也是按照顺序来的

设置字段：[root@client k8s_yaml]# kubectl explain statefulset.spec.updateStrategy

暂存更新

​ 假设statefulset设置的副本数为3，那么其pod编号就是xx-0，xx-1，xx-2，所谓暂存更新就是将paritions数值设置为和副本数相等，即比pod编号大1，partions分区的意义为大于及等级该数值的pod会被更新；（需要先set image或直接修改yaml文件修改镜像的版本号）

​ 默认partition数值是0，即更新了镜像版本后，pod会立刻开始逐个按照次序更新

​ 如果将partition数值设置的一开始就和副本数一样大，那么即便更改了镜像版本，pod也不会开始更新，即暂存更新

语法：

[root@client k8s_yaml]# kubectl explain statefulset.spec.updateStrategy.rollingUpdate
KIND:     StatefulSet
VERSION:  apps/v1

RESOURCE: rollingUpdate <Object>

DESCRIPTION:
     RollingUpdate is used to communicate parameters when Type is
     RollingUpdateStatefulSetStrategyType.

     RollingUpdateStatefulSetStrategy is used to communicate parameter for
     RollingUpdateStatefulSetStrategyType.

FIELDS:
   partition	<integer>
     Partition indicates the ordinal at which the StatefulSet should be
     partitioned. Default value is 0.

金丝雀部署

​ 在上一步设置了partition分区数值的基础之上，逐步调小分区数的值，假设调整到了2，那么编码为xx-2的pod会开始进行更新；

分阶段更新

​ 和金丝雀部署更新类似，即分阶段修改分区数的值，直到0，假设pod有6个，编码分别从0-5，可以分3次将分区数设置为5、3、0，那么statefulset控制器会控制pod，进行3次更新，更新编码5、更新编码4，3、更新剩下的2，1，0；直到全部pod更新完毕；

ps：通常statefulset无法真正实现有状态应用pod的管理，因为不同类型的应用所需的运维操作不同，一般需要为不同的应用创建不同的operator，operator是对statefulset的进一步封装；一种operator只能管理一种有状态应用，如mysql、redis

红帽对operator介绍：https://www.redhat.com/en/topics/containers/what-is-a-kubernetes-operator

updatedupdated2020-12-012020-12-01

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