Kubernetes核心概念 Controller之StatefulSet控制器
一、StatefulSet控制器作用
-
StatefulSet 是用来管理有状态应用的控制器。
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StatefulSet 用来管理某Pod集合的部署和扩缩， 并为这些 Pod 提供持久存储和持久标识符。
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参考: https://kubernetes.io/zh/docs/concepts/workloads/controllers/statefulset/
二、无状态应用与有状态应用
2.1 无状态应用
- 如nginx
- 请求本身包含了响应端为响应这一请求所需的全部信息。每一个请求都像首次执行一样，不会依赖之前的数据进行响应。
- 不需要持久化的数据
- 无状态应用的多个实例之间互不依赖，可以无序的部署、删除或伸缩
2.2 有状态应用
- 如mysql
- 前后请求有关联与依赖
- 需要持久化的数据
- 有状态应用的多个实例之间有依赖，不能相互替换：无论怎么调度，每个 Pod 都有一个永久不变的 ID。
三、StatefulSet的特点
- 稳定的、唯一的网络标识符。 (通过headless服务实现)
- 稳定的、持久的存储。 (通过PV，PVC，storageclass实现)
- 有序的、优雅的部署和缩放。
- 有序的、自动的滚动更新。
四、StatefulSet的YAML组成
需要三个组成部分:
- headless service: 实现稳定，唯一的网络标识
- statefulset类型资源: 写法和deployment几乎一致，就是类型不一样
- volumeClaimTemplate : 指定存储卷
五、创建StatefulSet应用
- 参考: https://kubernetes.io/zh/docs/tutorials/stateful-application/basic-stateful-set/
5.1 编辑YAML资源清单文件
创建statelfulset应用来调用名为nfs-client的storageclass,以实现动态供给
[root@k8s-master1 ~]# vim nginx-storageclass-nfs.yml
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
name: nginx
labels:
app: nginx
spec:
ports:
- port: 80
name: web
clusterIP: None # 无头服务
selector:
app: nginx
---
apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
name: web # statefulset的名称
spec:
serviceName: "nginx"
replicas: 3 # 3个副本
selector:
matchLabels:
app: nginx
template:
metadata:
labels:
app: nginx
spec:
containers:
- name: nginx
image: nginx:1.15-alpine
ports:
- containerPort: 80
name: web
volumeMounts:
- name: www
mountPath: /usr/share/nginx/html
volumeClaimTemplates:
- metadata:
name: www
spec:
accessModes: [ "ReadWriteOnce" ]
storageClassName: "nfs-client" # 与前面定义的storageclass名称对应
resources:
requests:
storage: 1Gi
[root@k8s-master1 ~]# kubectl apply -f nginx-storageclass-nfs.yml
service/nginx created
statefulset.apps/web created
5.2 应用部署后验证
5.2.1 验证pod
产生了3个pod
[root@k8s-master1 ~]# kubectl get pods |grep web
web-0 1/1 Running 0 1m15s
web-1 1/1 Running 0 1m7s
web-2 1/1 Running 0 57s
5.2.2 验证pv
自动产生了3个pv
[root@k8s-master1 ~] # kubectl get pv
pvc-2436b20d-1be3-4c2e-87a9-5533e5c5e2c6 1Gi RWO Delete Bound default/www-web-0 nfs-client 3m
pvc-3114be74-5969-40eb-aeb3-87a3b9ae17bc 1Gi RWO Delete Bound default/www-web-1 nfs-client 2m
pvc-43afb71d-1d02-4699-b00c-71679fd75fc3 1Gi RWO Delete ound default/www-web-2 nfs-client 2m
5.2.3 验证pvc
自动产生了3个PVC
[root@k8s-master1 ~]# kubectl get pvc |grep web
www-web-0 Bound pvc-2436b20d-1be3-4c2e-87a9-5533e5c5e2c6 1Gi RWO nfs-client 3m
www-web-1 Bound pvc-3114be74-5969-40eb-aeb3-87a3b9ae17bc 1Gi RWO nfs-client 2m
www-web-2 Bound pvc-43afb71d-1d02-4699-b00c-71679fd75fc3 1Gi RWO nfs-client 2m
5.2.4 验证nfs服务目录
在nfs服务器（这里为hostos)的共享目录中发现自动产生了3个子目录
[root@nfsserver ~]# ls /data/nfs/
default-www-web-0-pvc-2436b20d-1be3-4c2e-87a9-5533e5c5e2c6
default-www-web-2-pvc-43afb71d-1d02-4699-b00c-71679fd75fc3
default-www-web-1-pvc-3114be74-5969-40eb-aeb3-87a3b9ae17bc
3个子目录默认都为空目录
[root@nfsserver ~]# tree /data/nfs/
/data/nfs/
├── default-www-web-0-pvc-2436b20d-1be3-4c2e-87a9-5533e5c5e2c6
├── default-www-web-1-pvc-3114be74-5969-40eb-aeb3-87a3b9ae17bc
└── default-www-web-2-pvc-43afb71d-1d02-4699-b00c-71679fd75fc3
5.2.5 验证存储持久性
在3个pod中其中一个创建一个主页文件
[root@k8s-master1 ~]# kubectl exec -it web-0 -- /bin/sh
/ # echo "haha" > /usr/share/nginx/html/index.html
/ # exit
在nfs服务器上发现文件被创建到了对应的目录中
[root@nfsserver ~]# tree /data/nfs/
/data/nfs/
├── default-www-web-0-pvc-2436b20d-1be3-4c2e-87a9-5533e5c5e2c6
│ └── index.html # 此目录里多了index.html文件，对应刚才在web-0的pod中的创建
├── default-www-web-1-pvc-3114be74-5969-40eb-aeb3-87a3b9ae17bc
└── default-www-web-2-pvc-43afb71d-1d02-4699-b00c-71679fd75fc3
[root@nfsserver ~]# cat /data/nfs/default-www-web-0-pvc-2436b20d-1be3-4c2e-87a9-5533e5c5e2c6/index.html
haha # 文件内的内容也与web-0的pod中创建的一致
删除web-0这个pod,再验证
[root@k8s-master1 ~]# kubectl delete pod web-0
pod "web-0" deleted
[root@k8s-master1 ~]# kubectl get pods |grep web # 因为控制器的原因，会迅速再拉起web-0这个pod
web-0 1/1 Running 0 9s # 时间上看到是新拉起的pod
web-1 1/1 Running 0 37m
web-2 1/1 Running 0 37m
[root@k8s-master1 ~]# kubectl exec -it web-0 -- cat /usr/share/nginx/html/index.html
haha # 新拉起的pod仍然是相同的存储数据
[root@nfsserver ~]# cat /data/nfs/default-www-web-0-pvc-2436b20d-1be3-4c2e-87a9-5533e5c5e2c6/index.html
haha # nfs服务器上的数据还在
结论: 说明数据可持久化
5.2.6 访问验证
验证Coredns是否可用
# kubectl get svc -n kube-system
NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE
kube-dns ClusterIP 10.96.0.10 <none> 53/UDP,53/TCP,9153/TCP 6d23h
# dig -t a www.baidu.com @10.96.0.10
# dig -t a nginx.default.svc.cluster.local. @10.96.0.10
....
;; ANSWER SECTION:
nginx.default.svc.cluster.local. 30 IN A 10.224.194.75
nginx.default.svc.cluster.local. 30 IN A 10.224.159.141
nginx.default.svc.cluster.local. 30 IN A 10.224.126.6
# dig -t a web-0.nginx.default.svc.cluster.local. @10.96.0.10
在kubernetes集群内创建pod访问
# kubectl run -it busybox --image=radial/busyboxplus
/ # curl nginx.default.svc.cluster.local.
web-0
/ # curl web-0.nginx.default.svc.cluster.local.
web-0