StatefulSet

StatefulSet

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前言

什么是有状态服务和无状态服务

前面我们学习了 Deployment 和 ReplicaSet 两种资源对象的使用，在实际使用的过程中，Deployment 并不能编排所有类型的应用，对无状态服务编排是非常容易的，但是对于有状态服务就无能为力了。我们需要先明白一个概念：什么是有状态服务，什么是无状态服务。

• 无状态服务（Stateless Service）：该服务运行的实例不会在本地存储需要持久化的数据，并且多个实例对于同一个请求响应的结果是完全一致的。比如前面我们讲解的 WordPress 实例，我们是不是可以同时启动多个实例，但是我们访问任意一个实例得到的结果都是一样的吧？因为他唯一需要持久化的数据是存储在MySQL数据库中的，所以我们可以说 WordPress 这个应用是无状态服务，但是 MySQL 数据库就不是了，因为他需要把数据持久化到本地。

• 有状态服务（Stateful Service）：就和上面的概念是对立的了，该服务运行的实例需要在本地存储持久化数据。比如上面的 MySQL 数据库，你现在运行在节点 A，那么他的数据就存储在节点 A 上面的，如果这个时候你把该服务迁移到节点 B 去的话，那么就没有之前的数据了，因为他需要去对应的数据目录里面恢复数据，而此时没有任何数据。

⚠️ 注意：

statefulSet和Deployment最大的区别就是：deployment里的pod副本是用的相同的存储，而statsfulet中的pod副本有自己的存储，这是他们最大的区别。

现在对有状态和无状态有一定的认识了吧。比如我们常见的 WEB 应用，是通过 Session 来保持用户的登录状态的，如果我们将 Session 持久化到节点上，那么该应用就是一个有状态的服务了，因为我现在登录进来你把我的 Session 持久化到节点 A 上了，下次我登录的时候可能会将请求路由到节点 B 上去了，但是节点 B 上根本就没有我当前的 Session 数据，就会被认为是未登录状态了，这样就导致我前后两次请求得到的结果不一致了。所以一般为了横向扩展，我们都会把这类 WEB 应用改成无状态的服务，怎么改？将 Session 数据存入一个公共的地方，比如 Redis 里面，是不是就可以了。对于一些客户端请求 API 的情况，我们就不使用 Session 来保持用户状态，改成用Token也是可以的。

无状态服务利用我们前面的 Deployment 可以很好的进行编排。对应有状态服务，需要考虑的细节就要多很多了，容器化应用程序最困难的任务之一，就是设计有状态分布式组件的部署体系结构。由于无状态组件没有预定义的启动顺序、集群要求、点对点 TCP 连接、唯一的网络标识符、正常的启动和终止要求等，因此可以很容易地进行容器化。诸如**数据库(例如mysql主从)，大数据分析系统，分布式 key/value 存储(etcd集群)、消息中间件(zookeeper集群)**需要有复杂的分布式体系结构，都可能会用到上述功能。

StatefulSet特点

为此，Kubernetes 引入了 StatefulSet这种资源对象来支持这种复杂的需求。StatefulSet类似于 ReplicaSet，部署有状态应用，解决Pod独立生命周期，但是它可以处理 Pod 的启动顺序，为保留每个 Pod 的状态设置唯一标识，具有以下几个功能特性：

• 稳定的、唯一的网络标识符 （例如：etcd 配置文件，节点地址发生变化，将无法使用）
• 稳定的、持久化的存储
• 有序的、优雅的部署和缩放（例如：mysql 主从关系，先启动主，再启动从）
• 有序的、优雅的删除和终止
• 有序的、自动滚动更新

说明：

• 稳定的网络ID使用Headless Service（相比普通Service只是将spec.clusterIP定义为None）来维护Pod网络身份。并且添加serviceName:“nginx”字段指定StatefulSet控制器要使用这个Headless Service。 DNS解析名称：<statefulsetName-index>.<service-name>.<namespace-name>.svc.cluster.local

• 稳定的存储StatefulSet的存储卷使用VolumeClaimTemplate创建，称为卷申请模板，当StatefulSet使用VolumeClaimTemplate创建一个PersistentVolume时，同样也会为每个Pod分配并创建一个编号的PVC。

StatefulSet与Deployment区别：有身份的身份三要素： • 域名 • 主机名 • 存储（PVC）

注意：有状态应用pod的sts编号1、与pvc对应关系 2、标记启动顺序 3、网络身份、主机名

• 有状态部署中的pod都是有dns记录的

每一个pod都是有一个dns名称的；

dns名称有自己的专属格式：<statefulsetName-index>.<service-name>.<namespace-name>.svc.cluster.local

有状态部署应用是需要去依赖coredns的； 这个域名是可以ping通的，k8s集群任何pod都可以去访问这个域名的； 那个dns名称是固定的，pod重建了，那个名称也不会改变；

普通svc的pod也会有dns记录的吗？-->不会有的(也没必要有)。这个只是stateful应用svc专有的特性。

1、Headless Service

在我们学习 StatefulSet 对象之前，我们还必须了解一个新的概念：Headless Service。

Service其实在之前我们和大家提到过，Service 是应用服务的抽象，通过 Labels 为应用提供负载均衡和服务发现，每个 Service 都会自动分配一个 cluster IP 和 DNS 名，在集群内部我们可以通过该地址或者通过 FDQN 的形式来访问服务。

在集群中我们是通过部署 CoreDNS组件来为 Kubernetes 集群提供 DNS 服务的，CoreDNS 同样通过 watch 到APIServer 中的新服务来为每个服务创建一组 DNS 记录。如果在整个集群中都启用了 DNS，则所有 Pod 都应该能够通过其 DNS 名称自动解析服务。

例如，如果你在 Kubernetes 命名空间 my-ns 中有一个名为 my-service 的 Service 服务，则控制平面和CoreDNS 会其创建一个 my-service.my-ns 的 DNS 记录（全路径为 my-service.my-ns.svc.cluster.local）， my-ns 命名空间中的 Pod 应该能够通过名称 my-service 来找到服务（当然 my-service.my-ns 也可以工作）。而其他命名空间中的 Pod 必须将名称限定为 my-service.my-ns，这些名称将解析为为 Service 服务分配的 cluster IP，然后该 Service 就会将请求代理到其关联的Endpoints 列表中的某个Pod 上去了，所以 Service 这里的作用有点类似于 Nginx 代理。

对于 DNS 这种方式实际上也有两种情况：

• 第一种就是普通的 Service，我们访问“mysvc.mynamespace.svc.cluster.local”的时候是通过集群中的 DNS 服务解析到的 mysvc 这个 Service 的 cluster IP 的；

• 第二种情况就是Headless Service，对于这种情况，我们访问“mysvc.mynamespace.svc.cluster.local”的时候是直接解析到的 mysvc 代理的某一个具体的 Pod 的 IP 地址，中间少了 cluster IP 的转发，这就是二者的最大区别。Headless Service 不需要分配一个 VIP，kube-proxy 不会处理它们，而且平台也不会为它们进行负载均衡和路由，而是可以直接以 DNS 的记录方式解析到后面的 Pod 的 IP 地址。

比如，一个 Deployment 有 3 个 Pod，那么我就可以定义一个 Service，有如下两种方式来访问这个 Service：

• cluster IP 的方式。比如：当我访问 10.109.169.155 这个 Service 的 IP 地址时，10.109.169.155 其实就是一个 VIP，它会把请求转发到该 Service 所代理的 Endpoints 列表中的某一个 Pod 上。具体原理我们会在后面的 Service 章节中和大家深入了解。
• Service 的 DNS 方式。比如我们访问“mysvc.mynamespace.svc.cluster.local”这条 DNS 记录，就可以访问到 mynamespace 这个命名空间下面名为 mysvc 的 Service 所代理的某一个 Pod。

注意：这其实是由cordns来进行了一个解析的。

比如我们定义一个如下的 Headless Service：

# headless-svc.yamlapiVersion:v1kind:Servicemetadata:name:nginxnamespace:defaultlabels:app:nginxspec:ports:- name:httpport:80clusterIP:None#仅仅这里改成None就好selector:app:nginx

实际上 Headless Service在定义上和普通的 Service 几乎一致,只是他的 clusterIP=None，所以，这个 Service 被创建后并不会被分配一个 cluster IP，而是会以 DNS 记录的方式暴露出它所代理的 Pod。而且还有一个非常重要的特性，对于 Headless Service所代理的所有 Pod 的 IP 地址都会绑定一个如下所示的 DNS 记录：

<pod-name>.<svc-name>.<namespace>.svc.cluster.local

这个 DNS 记录正是 Kubernetes 集群为 Pod 分配的一个唯一标识，只要我们知道 Pod 的名字，以及它对应的 Service 名字，就可以组装出这样一条 DNS 记录访问到 Pod 的 IP 地址，这个能力是非常重要的。

接下来我们就来看下 StatefulSet 资源对象是如何结合 Headless Service 提供服务的。

🚩

常规的 service 服务和无头服务的区别

service：一组 Pod 访问策略，提供 cluster-IP 群集之间通讯，还提供负载均衡和服务发现；

Headless service 无头服务，不需要 cluster-IP，直接绑定具体的 Pod 的 IP，无头服务经常用于 statefulset 的有状态部署；

创建无头服务的 service 资源和 dns 资源，由于有状态服务的 IP 地址是动态的，所以使用无头服务的时候要绑定 dns 服务。

2、StatefulSet案例

💘 实战：StatefulSet控制器部署有状态服务-2022.12.18（成功测试）

• 实验环境

1、win10,vmwrokstation虚机；2、k8s集群：3台centos7.61810虚机，2个master节点,1个node节点k8sversion：v1.20CONTAINER-RUNTIME：containerd:v1.6.10

• 实验软件（无）

在开始之前，我们先准备两个 1G 的存储卷（PV），如果你使用的是 Kind 搭建的集群，则可以忽略该步骤 搭建的集群，则可以忽略该步骤，因为Kind 搭建的集群会自动提供一个 local-path-provisioner组件，该组件会自动生成 PV。

[root@docker ~]#kubectl get scNAMEPROVISIONERRECLAIMPOLICYVOLUMEBINDINGMODEALLOWVOLUMEEXPANSIONAGEstandard(default) rancher.io/local-path Delete WaitForFirstConsumer false 12d[root@docker ~]#kubectl get po -nlocal-path-storageNAMEREADYSTATUSRESTARTSAGElocal-path-provisioner-684f458cdd-x97z81/1Running012d

• 在后面的课程中我们也会和大家详细讲解 PV 和 PVC 的使用方法的，如果不是 Kind 搭建的集群可以先手动创建下面的PV 对象：

#pv.yamlapiVersion:v1kind:PersistentVolumemetadata:name:pv001#pv是全局的，没有命名空间一说；spec:capacity:storage:1GiaccessModes:- ReadWriteOncehostPath:path:/tmp/pv001#注意，这里不是使用nfs，而是直接使用hostPath的；---apiVersion:v1kind:PersistentVolumemetadata:name:pv002spec:capacity:storage:1GiaccessModes:- ReadWriteOncehostPath:path:/tmp/pv002

• 然后直接创建 PV 即可：

[root@master1 ~]#kubectl apply -f pv.yamlpersistentvolume/pv001createdpersistentvolume/pv002created[root@master1 ~]#kubectl get pvNAMECAPACITYACCESSMODESRECLAIMPOLICYSTATUSCLAIMSTORAGECLASSREASONAGEpv0011GiRWORetainAvailable6spv0021GiRWORetainAvailable6s

可以看到成功创建了两个 PV 对象，状态是：Available。

1.特性

• 然后接下来声明一个如下所示的 StatefulSet 资源清单：

#nginx-sts.yamlapiVersion:v1kind:Servicemetadata:name:nginxnamespace:defaultlabels:app:nginxspec:ports:- name:httpport:80clusterIP:Noneselector:app:nginx---apiVersion:apps/v1kind:StatefulSetmetadata:name:webnamespace:defaultspec:serviceName:"nginx"#指定一个headless servicereplicas:2selector:matchLabels:app:nginxtemplate:#Pod模板metadata:labels:app:nginx#一定要和上面selector保持一致spec:containers:- name:nginximage:nginx:1.7.9ports:- containerPort:80#这个端口只是声明，不会起到访问的作用name:webvolumeMounts:- name:wwwmountPath:/usr/share/nginx/htmlvolumeClaimTemplates:#pvc模板,实际工作中是会使用sc，存储类的- metadata:name:www#要和volumeMounts的名称一致spec:accessModes:["ReadWriteOnce"]resources:requests:storage:1Gi

从上面的资源清单中可以看出和我们前面的 Deployment 基本上也是一致的，也是通过声明的 Pod 模板来创建 Pod 的。另外上面资源清单中和 volumeMounts进行关联的不是 volumes而是一个新的属性：volumeClaimTemplates，该属性会自动创建一个 PVC 对象，其实这里就是一个 PVC 的模板，和 Pod 模板类似，**PVC 被创建后会自动去关联当前系统中和他合适的 PV 进行绑定。**除此之外，还多了一个 serviceName:"nginx"的字段，serviceName就是管理当前 StatefulSet的服务名称，该服务必须在 StatefulSet 之前存在，并且负责该集合的网络标识，Pod 会遵循以下格式获取 DNS/主机名：pod-specific-string.serviceName.default.svc.cluster.local，其中 pod-specific-string由 StatefulSet 控制器管理。

StatefulSet的拓扑结构和其他用于部署的资源对象其实比较类似，比较大的区别在于**StatefulSet**引入了 PV 和 PVC 对象来持久存储服务产生的状态，这样所有的服务虽然可以被杀掉或者重启，但是其中的数据由于 PV 的原因不会丢失。

• 创建对应的 StatefulSet 对象：

[root@master1 ~]#kubectl apply -f sts.yamlstatefulset.apps/webcreated[root@master1 ~]#kubectl get pvcNAMESTATUSVOLUMECAPACITYACCESSMODESSTORAGECLASSAGEwww-web-0Boundpv0011GiRWO3m15swww-web-1Boundpv0021GiRWO3m13s[root@master1 ~]#kubectl get svcNAMETYPECLUSTER-IPEXTERNAL-IPPORT(S) AGEkubernetesClusterIP10.96.0.1<none>443/TCP14d110snginxClusterIPNone<none>80/TCP76s

• 可以看到这里通过 Volume 模板自动生成了两个 PVC 对象，也自动和 PV 进行了绑定。这个时候我们可以快速通过一个 --watch参数来查看 Pod 的创建过程：

[root@master1 ~]#kubectl get pods -l app=nginx--watchNAMEREADYSTATUSRESTARTSAGEweb-00/1Pending00sweb-00/1Pending00sweb-00/1Pending01sweb-00/1ContainerCreating01sweb-01/1Running03sweb-10/1Pending00sweb-10/1Pending00sweb-10/1Pending01sweb-10/1ContainerCreating01sweb-11/1Running03s[root@master1 ~]#kubectl get poNAMEREADYSTATUSRESTARTSAGEweb-01/1Running041sweb-11/1Running038s

我们仔细观察整个过程出现了两个 Pod：web-0和 web-1，而且这两个 Pod 是按照顺序进行创建的，web-0启动起来后 web-1才开始创建。 如同上面 StatefulSet 概念中所提到的，StatefulSet 中的 Pod 拥有一个具有稳定的、独一无二的身份标志。这个标志基于 StatefulSet 控制器分配给每个 Pod 的唯一顺序索引。Pod 的名称的形式为<statefulset name>-<ordinal index>。我们这里的对象拥有两个副本，所以它创建了两个 Pod 名称分别为：web-0 和 web-1。

• 我们可以使用 kubectl exec命令进入到容器中查看它们的 hostname：

[root@master1 ~]#kubectl exec web-0 -- hostnameweb-0[root@master1 ~]#kubectl exec web-1 -- hostnameweb-1

StatefulSet 中 Pod 副本的创建会按照序列号升升序序处理，副本的更新和删除会按照序列号 降序处理。

• 可以看到，这两个 Pod 的 hostname 与 Pod 名字是一致的，都被分配了对应的编号。我们随意查看一个 Pod 的描述信息：

[root@master1 ~]#kubectl describe pod web-0Name:web-0Namespace:defaultPriority:0ServiceAccount:defaultNode:node1/172.29.9.62StartTime:Mon,19Dec202206:45:37+0800Labels:app=nginxcontroller-revision-hash=web-7466694c86statefulset.kubernetes.io/pod-name=web-0Annotations:<none>Status:RunningIP:10.244.1.23IPs:IP:10.244.1.23ControlledBy:StatefulSet/web……

我们可以看到 Controlled By:StatefulSet/web ，证明我们的 Pod 是直接受到 StatefulSet 控制器管理的。

• 我们来访问下pod

[root@master1 ~]#kubectl get po -owideNAMEREADYSTATUSRESTARTSAGEIPNODENOMINATEDNODEREADINESSGATESweb-01/1Running012m10.244.1.23node1<none><none>web-11/1Running012m10.244.2.26node2<none><none>[root@master1 ~]#curl 10.244.1.23<html><head><title>403 Forbidden</title></head><body bgcolor="white"><center><h1>403 Forbidden</h1></center><hr><center>nginx/1.7.9</center></body></html>[root@master1 ~]#curl 10.244.2.26<html><head><title>403 Forbidden</title></head><body bgcolor="white"><center><h1>403 Forbidden</h1></center><hr><center>nginx/1.7.9</center></body></html>

会发现出现403报错，这是为什么呢？

由于我们这里用**volumeClaimTemplates**声明的模板是挂载点的方式，并不是 volume，所有实际上相当于把 PV 的存储挂载到容器中，所以会覆盖掉容器中的数据，在容器启动完成后我们可以手动在 PV 的存储里面新建 index.html 文件来保证容器的正常访问，当然也可以进入到容器中去创建，这样更加方便：

[root@master1 ~]#fori in01;dokubectlexecweb-$i --sh-c'echo hello $(hostname) >/usr/share/nginx/html/index.html';done[root@master1 ~]#kubectl get po -owideNAMEREADYSTATUSRESTARTSAGEIPNODENOMINATEDNODEREADINESSGATESweb-01/1Running015m10.244.1.23node1<none><none>web-11/1Running015m10.244.2.26node2<none><none>[root@master1 ~]#curl 10.244.1.23helloweb-0[root@master1 ~]#curl 10.244.2.26helloweb-1

• 现在我们创建一个 busybox（该镜像中有一系列的工具）的容器，在容器中用 DNS 的方式来访问一下这个 Headless Service，由于我们这里只是单纯的为了测试，所以没必要写资源清单文件来声明，用kubectl run命令启动一个测试的容器即可：

➜~kubectlrun-it--imagebusybox:1.28.3test--restart=Never--rm/bin/shIfyoudon't see a command prompt,try pressing enter./ #

busybox最新版本的镜像有 BUG，会出现nslookup提示无法解析的问题，我们这里使用老一点的镜像版本1.28.3即可。

如果对 kubectl run命令的使用参数不清楚，我们可以使用 kubectl run --help命令查看可使用的参数。我们这里使用 kubectl run命令启动了一个以 busybox 为镜像的 Pod，--rm参数意味着我们退出 Pod 后就会被删除，和之前的 docker run命令用法基本一致。

• 现在我们在这个 Pod 容器里面可以使用 nslookup命令来尝试解析下上面我们创建的 Headless Service：

[root@master1 ~]#kubectl run -it --image busybox:1.28.3 test --restart=Never--rm/bin/shIfyoudon't see a command prompt,try pressing enter./ # nslookup nginxServer:10.96.0.10Address 1:10.96.0.10 kube-dns.kube-system.svc.cluster.localName:nginxAddress 1:10.244.2.26 web-1.nginx.default.svc.cluster.localAddress 2:10.244.1.23 web-0.nginx.default.svc.cluster.local/ # ping nginxPING nginx (10.244.2.26):56 data bytes64 bytes from 10.244.2.26:seq=0 ttl=64 time=0.105 ms64 bytes from 10.244.2.26:seq=1 ttl=64 time=0.064 ms^C--- nginx ping statistics ---2 packets transmitted,2 packets received,0% packet lossround-trip min/avg/max =0.064/0.084/0.105 ms/ # ping nginxPING nginx (10.244.1.23):56 data bytes64 bytes from 10.244.1.23:seq=0 ttl=62 time=0.824 ms64 bytes from 10.244.1.23:seq=1 ttl=62 time=0.535 ms64 bytes from 10.244.1.23:seq=2 ttl=62 time=0.460 ms^C--- nginx ping statistics ---3 packets transmitted,3 packets received,0% packet lossround-trip min/avg/max =0.460/0.606/0.824 ms/ #

我们直接解析 Headless Service的名称，可以看到得到的是两个 Pod 的解析记录。但实际上如果我们通过nginx这个 DNS 去访问我们的服务的话，并不会随机或者轮询背后的两个 Pod，而是访问到一个固定的 Pod，所以不能代替普通的 Service。

• 如果分别解析对应的 Pod 呢？

/# nslookup web-0.nginxServer:10.96.0.10Address1:10.96.0.10kube-dns.kube-system.svc.cluster.localName:web-0.nginxAddress1:10.244.1.23web-0.nginx.default.svc.cluster.local/# nslookup web-1.nginxServer:10.96.0.10Address1:10.96.0.10kube-dns.kube-system.svc.cluster.localName:web-1.nginxAddress1:10.244.2.26web-1.nginx.default.svc.cluster.local/##注意这里也是可以简写成：pingweb-0.nginx.default或者web-0.nginx的(如果命名空间是默认的话，可以省略命名空间)；

可以看到解析 web-0.nginx的时候解析到了 web-0这个 Pod 的 IP，web-1.nginx解析到了 web-1这个 Pod 的 IP，而且这个 DNS 地址还是稳定的，因为 Pod 名称就是固定的。

• 比如我们这个时候去删掉 web-0和 web-1这两个 Pod：

[root@master1 ~]#kubectl delete pod -l app=nginxpod"web-0"deletedpod"web-1"deleted

删除完成后才看 Pod 状态：

[root@master1 ~]#kubectl get po -l app=nginxNAMEREADYSTATUSRESTARTSAGEweb-01/1Running054sweb-11/1Running051s

可以看到 StatefulSet 控制器仍然会安装顺序创建出两个 Pod 副本出来，而且 Pod 的唯一标识依然没变，所以这两个 Pod 的网络标识还是固定的，我们依然可以通过web-0.nginx去访问到web-0这个 Pod，虽然 Pod 已经重建了，对应 Pod IP 已经变化了，但是访问这个 Pod 的地址依然没变：

/# nslookup web-0.nginxServer:10.96.0.10Address1:10.96.0.10kube-dns.kube-system.svc.cluster.localName:web-0.nginxAddress1:10.244.1.24web-0.nginx.default.svc.cluster.local/# nslookup web-1.nginxServer:10.96.0.10Address1:10.96.0.10kube-dns.kube-system.svc.cluster.localName:web-1.nginxAddress1:10.244.2.29web-1.nginx.default.svc.cluster.local/#

并且他们依然还是关联的之前的 PVC，数据并不会丢失：

[root@master1 ~]#kubectl get po -l app=nginx-owideNAMEREADYSTATUSRESTARTSAGEIPNODENOMINATEDNODEREADINESSGATESweb-01/1Running02m27s10.244.1.24node1<none><none>web-11/1Running02m24s10.244.2.29node2<none><none>[root@master1 ~]#curl 10.244.1.24helloweb-0[root@master1 ~]#curl 10.244.2.29helloweb-1

通过 Headless Service，StatefulSet 就保证了 Pod 网络标识的唯一稳定性，由于 Pod IP 并不是固定的，所以我们访问有状态应用实例的时候，就必须使用 DNS 记录的方式来访问了，所以很多同学偶尔有固定的 Pod IP 的需求，或许可以用这种方式来代替。(一般有pod需要固定ip的场景基本都是有状态服务场景;****)

• 最后我们可以通过删除 StatefulSet 对象来删除所有的 Pod，仔细观察也会发现是按照倒序的方式进行删除的：

[root@docker ~]#kubectl get po -l app=nginx-w#这里是用kind集群跑的demo#创建时是顺序创建的：NAMEREADYSTATUSRESTARTSAGEweb-00/1Pending00sweb-00/1Pending06sweb-00/1ContainerCreating06sweb-01/1Running07sweb-10/1Pending00sweb-10/1Pending05sweb-10/1ContainerCreating06sweb-11/1Running035sweb-20/1Pending00sweb-20/1Pending05sweb-20/1ContainerCreating06sweb-21/1Running07sweb-30/1Pending00sweb-30/1Pending09sweb-30/1ContainerCreating09sweb-31/1Running010sweb-40/1Pending00sweb-40/1Pending05sweb-40/1ContainerCreating06sweb-41/1Running07sweb-50/1Pending00sweb-50/1Pending05sweb-50/1ContainerCreating05sweb-51/1Running06sxxx#注意：这第一眼看上去好像是无序删除的，但仔细看下后面的age时间，可以发现是倒虚删除的。但是还是不符合预期现象。……不知道为啥子哦web-41/1Terminating043sweb-01/1Terminating02m14sweb-11/1Terminating02m7sweb-51/1Terminating035sweb-31/1Terminating054sweb-21/1Terminating064sweb-50/1Terminating037sweb-40/1Terminating045sweb-40/1Terminating045sweb-50/1Terminating037sweb-50/1Terminating037sweb-40/1Terminating045sweb-10/1Terminating02m9sweb-10/1Terminating02m9sweb-10/1Terminating02m9sweb-30/1Terminating056sweb-00/1Terminating02m16sweb-30/1Terminating056sweb-30/1Terminating057sweb-00/1Terminating02m17sweb-00/1Terminating02m17sweb-20/1Terminating066sweb-20/1Terminating066sweb-20/1Terminating066s

实验结束。😘

2.管理策略

***对于某些分布式系统来说，StatefulSet 的顺序性保证是不必要和/或者不应该的，这些系统仅仅要求唯一性和身份标志。***为了解决这个问题，我们只需要在声明 StatefulSet 的时候重新设置 spec.podManagementPolicy的策略即可。

默认的管理策略是 OrderedReady，表示让 StatefulSet 控制器遵循上文演示的顺序性保证。除此之外，还可以设置为 Parallel管理模式，表示让 StatefulSet 控制器并行的终止所有 Pod，在启动或终止另一个 Pod 前，不必等待这些 Pod 变成 Running 和 Ready 或者完全终止状态。

[root@master1 ~]#kubectl explain sts.spec……podManagementPolicy<string>podManagementPolicycontrolshowpodsarecreatedduringinitialscaleup,whenreplacingpodsonnodes,orwhenscalingdown.Thedefaultpolicyis`OrderedReady`,wherepodsarecreatedinincreasingorder(pod-0,thenpod-1,etc) and the controller will wait untileachpodisreadybeforecontinuing.Whenscalingdown,thepodsareremovedintheopposite(完全相反的) order.Thealternative(可供选择的) policyis`Parallel(并行的)`whichwillcreatepodsinparalleltomatchthedesiredscalewithoutwaiting,andonscaledownwilldeleteallpodsatonce.……

💘 实战：StatefulSet控制器部署有状态服务-管理策略-2022.12.20（成功测试）

• 实验环境

1、win10,vmwrokstation虚机；2、k8s集群：3台centos7.61810虚机，2个master节点,1个node节点k8sversion：v1.20CONTAINER-RUNTIME：containerd:v1.6.10

• 实验软件（无）

• 这里按照以上方法来测试一下效果

我这里为了测试方便，直接使用kind集群了哦。

• 创建资源清单文件

当sts控制器的管理策略为OrderedReady时：

#nginx-sts.yamlapiVersion:v1kind:Servicemetadata:name:nginxnamespace:defaultlabels:app:nginxspec:ports:-name:httpport:80clusterIP:Noneselector:app:nginx---apiVersion:apps/v1kind:StatefulSetmetadata:name:webnamespace:defaultspec:podManagementPolicy:OrderedReady#默认就是OrderedReadyserviceName:"nginx"#指定一个headless servicereplicas:6#为了现象更明显，这里设置为6selector:matchLabels:app:nginxtemplate:#Pod模板metadata:labels:app:nginx#一定要和上面selector保持一致spec:containers:-name:nginximage:nginx:1.7.9ports:-containerPort:80#这个端口只是声明，不会起到访问的作用name:webvolumeMounts:-name:wwwmountPath:/usr/share/nginx/htmlvolumeClaimTemplates:#pvc模板,实际工作中是会使用sc，存储类的-metadata:name:www#要和volumeMounts的名称一致spec:accessModes:["ReadWriteOnce"]resources:requests:storage:1Gi

• 创建pod和删除pod，观察pod的创建和删除顺序

[root@docker ~]#kubectl apply -f nginx-sts.yaml [root@docker ~]#kubectl get po -l app=nginx-w#这里是用kind集群跑的demo#创建时是顺序创建的：NAMEREADYSTATUSRESTARTSAGEweb-00/1Pending00sweb-00/1Pending06sweb-00/1ContainerCreating06sweb-01/1Running07sweb-10/1Pending00sweb-10/1Pending05sweb-10/1ContainerCreating06sweb-11/1Running035sweb-20/1Pending00sweb-20/1Pending05sweb-20/1ContainerCreating06sweb-21/1Running07sweb-30/1Pending00sweb-30/1Pending09sweb-30/1ContainerCreating09sweb-31/1Running010sweb-40/1Pending00sweb-40/1Pending05sweb-40/1ContainerCreating06sweb-41/1Running07sweb-50/1Pending00sweb-50/1Pending05sweb-50/1ContainerCreating05sweb-51/1Running06s[root@docker ~]#kubectl delete -f nginx-sts.yaml [root@docker ~]#kubectl get po -l app=nginx-wxxx#注意：这第一眼看上去好像是无序删除的，但仔细看下后面的age时间，可以发现是倒虚删除的。但是还是不符合预期现象。……不知道为啥子哦web-41/1Terminating043sweb-01/1Terminating02m14sweb-11/1Terminating02m7sweb-51/1Terminating035sweb-31/1Terminating054sweb-21/1Terminating064sweb-50/1Terminating037sweb-40/1Terminating045sweb-40/1Terminating045sweb-50/1Terminating037sweb-50/1Terminating037sweb-40/1Terminating045sweb-10/1Terminating02m9sweb-10/1Terminating02m9sweb-10/1Terminating02m9sweb-30/1Terminating056sweb-00/1Terminating02m16sweb-30/1Terminating056sweb-30/1Terminating057sweb-00/1Terminating02m17sweb-00/1Terminating02m17sweb-20/1Terminating066sweb-20/1Terminating066sweb-20/1Terminating066s

• 创建资源清单文件

当sts控制器的管理策略为Parallel时：

#nginx-sts.yamlapiVersion:v1kind:Servicemetadata:name:nginxnamespace:defaultlabels:app:nginxspec:ports:-name:httpport:80clusterIP:Noneselector:app:nginx---apiVersion:apps/v1kind:StatefulSetmetadata:name:webnamespace:defaultspec:podManagementPolicy:ParallelserviceName:"nginx"#指定一个headless servicereplicas:6#为了现象更明显，这里设置为6selector:matchLabels:app:nginxtemplate:#Pod模板metadata:labels:app:nginx#一定要和上面selector保持一致spec:containers:-name:nginximage:nginx:1.7.9ports:-containerPort:80#这个端口只是声明，不会起到访问的作用name:webvolumeMounts:-name:wwwmountPath:/usr/share/nginx/htmlvolumeClaimTemplates:#pvc模板,实际工作中是会使用sc，存储类的-metadata:name:www#要和volumeMounts的名称一致spec:accessModes:["ReadWriteOnce"]resources:requests:storage:1Gi

• 创建pod和删除pod，观察pod的创建和删除顺序

[root@docker ~]#kubectl delete -f nginx-sts.yaml[root@docker ~]#kubectl get po -w……NAMEREADYSTATUSRESTARTSAGEweb-00/1Pending00sweb-10/1Pending00sweb-20/1Pending00sweb-30/1Pending00sweb-40/1Pending00sweb-20/1Pending00sweb-00/1Pending00sweb-10/1Pending00sweb-30/1Pending00sweb-50/1Pending00sweb-40/1Pending00sweb-50/1Pending00sweb-20/1ContainerCreating00sweb-30/1ContainerCreating00sweb-00/1ContainerCreating00sweb-10/1ContainerCreating00sweb-50/1ContainerCreating01sweb-40/1ContainerCreating02sweb-41/1Running03sweb-01/1Running04sweb-11/1Running04sweb-51/1Running04sweb-21/1Running04sweb-31/1Running05s……[root@docker ~]#kubectl delete -f nginx-sts.yaml[root@docker ~]#kubectl get po -w#这个就符合预期现象了。……web-41/1Terminating058sweb-01/1Terminating058sweb-21/1Terminating058sweb-11/1Terminating058sweb-31/1Terminating058sweb-51/1Terminating058sweb-40/1Terminating060sweb-40/1Terminating060sweb-40/1Terminating060sweb-50/1Terminating060sweb-50/1Terminating060sweb-10/1Terminating060sweb-50/1Terminating060sweb-10/1Terminating060sweb-10/1Terminating060sweb-20/1Terminating060sweb-30/1Terminating060sweb-20/1Terminating060sweb-30/1Terminating060sweb-20/1Terminating060sweb-30/1Terminating060sweb-00/1Terminating060sweb-00/1Terminating060sweb-00/1Terminating060s……

测试结束。😘

3.更新策略

前面课程中我们学习了 Deployment 的升级策略，在 StatefulSet 中同样也支持两种升级策略：onDelete和 RollingUpdate，同样可以通过设置 .spec.updateStrategy.type进行指定。

• OnDelete:该策略表示当更新了 StatefulSet的模板后，只有手动删除旧的 Pod 才会创建新的 Pod。

• RollingUpdate：该策略表示当更新 StatefulSet 模板后会自动删除旧的 Pod 并创建新的Pod，如果更新发生了错误，这次“滚动更新”就会停止。不过需要注意 StatefulSet 的 Pod 在部署时是顺序从 0~n 的，而在滚动更新时，这些 Pod 则是按逆序的方式即 n~0 一次删除并创建。

1、滚动更新

RollingUpdate 更新策略会更新一个 StatefulSet 中的所有 Pod，采用与序号索引相反的顺序进行更新。

[root@docker ~]#kubectl explain sts.spec.updateStrategy.rollingUpdateKIND:StatefulSetVERSION:apps/v1RESOURCE:rollingUpdate<Object>DESCRIPTION:RollingUpdateisusedtocommunicateparameterswhenTypeisRollingUpdateStatefulSetStrategyType.RollingUpdateStatefulSetStrategyisusedtocommunicateparameterforRollingUpdateStatefulSetStrategyType.FIELDS:maxUnavailable<string>Themaximumnumberofpodsthatcanbeunavailableduringtheupdate.Valuecanbeanabsolutenumber(ex:5) or a percentage of desired pods (ex:10%). Absolute number is calculated from percentage by rounding up. Thiscannotbe0.Defaultsto1.Thisfieldisalpha-levelandisonlyhonoredbyserversthatenabletheMaxUnavailableStatefulSetfeature.Thefieldappliestoallpodsintherange0toReplicas-1.Thatmeansifthereisanyunavailablepodintherange0toReplicas-1,itwillbecountedtowardsMaxUnavailable.partition<integer>PartitionindicatestheordinalatwhichtheStatefulSetshouldbepartitionedforupdates.Duringarollingupdate,allpodsfromordinalReplicas-1toPartitionareupdated.AllpodsfromordinalPartition-1to0remainuntouched.Thisishelpfulinbeingabletodoacanarybaseddeployment.Thedefaultvalueis0.

从上面文档可以看出 StatefulSet 的滚动更新策略只支持 maxUnavailable 、partition 两个属性，我们先按照属性的默认值进行测试。

💘 实战：StatefulSet控制器部署有状态服务-滚动更新-2022.12.20（成功测试）

• 实验环境

1、win10,vmwrokstation虚机；2、k8s集群：3台centos7.61810虚机，2个master节点,1个node节点k8sversion：v1.20CONTAINER-RUNTIME：containerd:v1.6.10

• 实验软件（无）

• 重新创建前面的 StatefulSet 应用：

[root@docker ~]#kubectl apply -f nginx-sts.yaml

• 然后此时我们来监控 StatefulSet 中的 Pod：

[root@docker ~]# kubectl get pod -l app=nginx-wNAMEREADYSTATUSRESTARTSAGEweb-01/1Running047sweb-11/1Running047sweb-21/1Running047sweb-31/1Running047sweb-41/1Running047sweb-51/1Running047sxxx

• 然后我们通过 kubectl patch 更新容器镜像（当然也可以直接修改 yaml 文件）：

[root@docker ~]# kubectl patch statefulset web --type='json'-p='[{"op":"replace","path":"/spec/template/spec/containers/0/image","value":"nginx:latest"}]'statefulset.apps/webpatched

• watch监控会输出如下所示的内容：

xxxweb-51/1Terminating074sweb-50/1Terminating078sweb-50/1Terminating081sweb-50/1Terminating081sweb-50/1Pending00sweb-50/1Pending01sweb-50/1ContainerCreating01sweb-51/1Running041sweb-41/1Terminating02m31sweb-40/1Terminating02m34sweb-40/1Terminating02m36sweb-40/1Terminating02m37sweb-40/1Pending00sweb-40/1Pending01sweb-40/1ContainerCreating01sweb-41/1Running039sweb-31/1Terminating03m48sweb-30/1Terminating03m49sweb-30/1Terminating03m49sweb-30/1Terminating03m50sweb-30/1Pending00sweb-30/1Pending01sweb-30/1ContainerCreating01sweb-31/1Running02sweb-21/1Terminating03m52sweb-20/1Terminating03m53sweb-20/1Terminating03m53sweb-20/1Terminating03m53sweb-20/1Pending00sweb-20/1Pending00sweb-20/1ContainerCreating00sweb-21/1Running02sweb-11/1Terminating03m55sweb-10/1Terminating03m56sweb-10/1Terminating03m56sweb-10/1Terminating03m56sweb-10/1Pending00sweb-10/1Pending00sweb-10/1ContainerCreating01sweb-11/1Running014sweb-01/1Terminating04m11sweb-00/1Terminating04m26sweb-00/1Terminating04m26sweb-00/1Terminating04m26sweb-00/1Pending00sweb-00/1Pending01sweb-00/1ContainerCreating01sweb-01/1Running03s

StatefulSet 里的 Pod 采用和序号相反的顺序更新，在更新下一个 Pod 前，StatefulSet 控制器终止 Pod 并等待它们变成 Running 和 Ready。

• 同样我们还可以使用 kubectl rollout status sts/<名称>来查看 StatefulSet 的滚动更新状态。

[root@docker ~]#kubectl rollout status sts webWaitingfor1podstobeready...Waitingforpartitionedrollouttofinish:2outof6newpodshavebeenupdated...Waitingfor1podstobeready...Waitingfor1podstobeready...Waitingforpartitionedrollouttofinish:3outof6newpodshavebeenupdated...Waitingfor1podstobeready...Waitingfor1podstobeready...Waitingforpartitionedrollouttofinish:4outof6newpodshavebeenupdated...Waitingfor1podstobeready...Waitingfor1podstobeready...Waitingforpartitionedrollouttofinish:5outof6newpodshavebeenupdated...Waitingfor1podstobeready...partitionedrolloutcomplete:6newpodshavebeenupdated...

测试结束。😘

2、分段更新

另外SatefulSet的滚动升级还支持 Partitions的特性，可以通过.spec.updateStrategy.rollingUpdate.partition进行设置，在设置 partition 后，SatefulSet 的 Pod 中序号大于或等于 partition 的 Pod 会在 StatefulSet 的模板更新后进行滚动升级，而其余的 Pod 保持不变，这个功能是不是可以实现灰度发布？大家可以去手动验证下。

比如某个业务有10个pod：web0-web9。如果这里的partitial设置为3的话，滚动更新的话，就表示本次更新只升级web3-web9这7个pod，而web0-web2是不会被更新的，即：2个版本可以同事存在，也就实现了灰度发布。

⚠️ 注意：如果partition=0的话，那么代表更新多有pod。

⚠️ 注意：如果想更新其中一个pod的话，可以使用kubectl patch 命令来做更新。

💘 实战：StatefulSet控制器部署有状态服务-分段更新-2022.12.20（成功测试）

• 实验环境

1、win10,vmwrokstation虚机；2、k8s集群：3台centos7.61810虚机，2个master节点,1个node节点k8sversion：v1.20CONTAINER-RUNTIME：containerd:v1.6.10

• 实验软件（无）

e

• 现在我们来重新创建如下所示的 StatefulSet，设置 4 个副本，并配置滚动更新的 partition 为 2：

#nginx-sts-parts.yamlapiVersion:v1kind:Servicemetadata:name:nginxnamespace:defaultlabels:app:nginxspec:ports:- name:httpport:80clusterIP:Noneselector:app:nginx---apiVersion:apps/v1kind:StatefulSetmetadata:name:webnamespace:defaultspec:podManagementPolicy:OrderedReady#默认就是OrderedReadyserviceName:"nginx"#指定一个headless servicereplicas:4#为了现象更明显，这里设置为6updateStrategy:type:RollingUpdaterollingUpdate:partition:2selector:matchLabels:app:nginxtemplate:#Pod模板metadata:labels:app:nginx#一定要和上面selector保持一致spec:containers:- name:nginximage:nginx:1.7.9ports:- containerPort:80#这个端口只是声明，不会起到访问的作用name:webvolumeMounts:- name:wwwmountPath:/usr/share/nginx/htmlvolumeClaimTemplates:#pvc模板,实际工作中是会使用sc，存储类的- metadata:name:www#要和volumeMounts的名称一致spec:accessModes:["ReadWriteOnce"]resources:requests:storage:1Gi

• 直接创建上面的资源清单：

#记得删除之前的资源[root@docker ~]#kubectl delete -f nginx-sts.yaml#部署[root@docker ~]#kubectl apply -f nginx-sts-parts.yamlservice/nginxcreatedstatefulset.apps/webcreated

• 查看当前pod

[root@docker ~]# kubectl get pod -l app=nginxNAMEREADYSTATUSRESTARTSAGEweb-01/1Running033sweb-11/1Running029sweb-21/1Running028sweb-31/1Running026s

• 这里利用--watch参数来监控下pod输出

[root@docker ~]# kubectl get pod -l app=nginx-w

• 现在我们来更新应用镜像版本触发一次滚动更新：

[root@docker ~]# kubectl patch statefulset web --type='json'-p='[{"op":"replace","path":"/spec/template/spec/containers/0/image","value":"nginx:latest"}]'

• 观察pod更新过程

[root@docker ~]# kubectl get pod -l app=nginx-wNAMEREADYSTATUSRESTARTSAGEweb-01/1Running02m54sweb-11/1Running02m50sweb-21/1Running02m49sweb-31/1Running02m47sxxxweb-31/1Terminating03m10sweb-30/1Terminating03m12sweb-30/1Terminating03m12sweb-30/1Terminating03m12sweb-30/1Pending00sweb-30/1Pending00sweb-30/1ContainerCreating01sweb-31/1Running03sweb-21/1Terminating03m18sweb-20/1Terminating03m20sweb-20/1Terminating03m20sweb-20/1Terminating03m20sweb-20/1Pending00sweb-20/1Pending00sweb-20/1ContainerCreating01sweb-21/1Running02s#再次查看pod情况及其镜像版本[root@docker ~]#kubectl get poNAMEREADYSTATUSRESTARTSAGEweb-01/1Running04h52mweb-11/1Running04h52mweb-21/1Running04h49mweb-31/1Running04h49m[root@docker ~]#kubectl get po web-1 -oyaml|grepimage-image:nginx:1.7.9……[root@docker ~]#kubectl get po web-2 -oyaml|grepimage-image:nginx:latest……

则正常 web-3 和 web-2 两个 Pod 会被更新成新的版本。当指定了 partition 时，如果更新了 StatefulSet 的.spec.template ，则所有序号大于或等于 partition 的 Pod 都将被更新。

• 如果一个序号小于分区的 Pod 被删除或者终止，它将被按照原来的配置恢复。

[root@docker ~]#kubectl delete po web-1pod"web-1"deleted[root@docker ~]#kubectl get poNAMEREADYSTATUSRESTARTSAGEweb-01/1Running04h54mweb-11/1Running05sweb-21/1Running04h51mweb-31/1Running04h51m[root@docker ~]#kubectl get po web-1 -oyaml|grepimage-image:nginx:1.7.9……

现在就出现了两个版本同时提供服务的情况了，这是不是就是我们常说的金丝雀发布？

在实际的项目中，其实我们还是很少会去直接通过 StatefulSet 来部署我们的有状态服务的，除非你自己能够完全能够 hold 住，对于一些特定的服务，我们可能会使用更加高级的 Operator 来部署，比如 etcd-operator、prometheus-operator等等，这些应用都能够很好的来管理有状态的服务，而不是单纯的使用一个 StatefulSet 来部署一个 Pod 就行，因为对于有状态的应用最重要的还是数据恢复、故障转移等等**。**

测试结束。😘

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