通过StatefulSet部署有状态服务应用实现方式

先总结后详解：

具有固定的网络标识，如主机名、域名等
支持持久化存储
可以按顺序部署和扩展
可以按顺序终止和删除
滚动升级也是按照一定顺序

StatefulSet的基本概念：

StatefulSet主要用于管理有状态的应用程序的工作负载的API对象。比如生产中的Elastic Search集群、MongoDB集群、Kafka集群、Reids集群、Zookeeper集群等。。。

与Deployment相似的是，StatefulSet也同样管理着基本相同容器规范的Pod。不同的是，StatefulSet为每个Pod维护了一个粘性标识。

这些Pod是根据相同的规范创建的，但是不可互换，每个Pod都有一个持久的标识符，在重新调度时也会保留，一般格式为StatefulSetName-Number。

比如定义一个Redis-Sentinel的StatefulSet，指定三个副本，就会依次创建名为Redis-Sentinel-0、Redis-Sentinel-1、Redis-Sentinel-2的三个副本。而StatefulSet的Pod的Service一般使用Headless Service（无头服务）进行通信。

Headless的格式为一般为：

statefulSetName-{0..N-1}.serviceName.namespace.svc.cluster.local

statefulSetName：StatefulSet的名称
{0…N-1}：名称后面的序号
serviceName：Headless Service的名称
namespace：服务所在的命名空间
cluster.local：Cluster Daemon（集群域）

StatefulSet用于有以下一条或多条需求的应用程序：

需要稳定的独一无二的网络标识符
需要持久化数据
需要有序的、优雅的部署和扩展
需要有序的自动滚动更新

如果都不需要，那应该使用Deployment部署。

示例：定义一个StatefulSet资源

创建一个nginx的StatefulSet作为示范：这个yaml启动两个副本，使用nginx镜像，注意service一定要存在。

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:
  serviceName: "nginx"
  replicas: 2
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:1.18.0
        ports:
        - containerPort: 80
          name: web

使用kubectl创建一下：可以看到service和statefulset副本都创建了

[root@k8s-master01 ~]# kubectl create -f nginx-sts.yaml 
service/nginx created
statefulset.apps/web created

查看Pod：可以看到副本的名称是按序号从0开始的

[root@k8s-master01 ~]# kubectl get pod
NAME      READY   STATUS    RESTARTS       AGE
busybox   1/1     Running   17 (50m ago)   7d18h
web-0     1/1     Running   0              74s
web-1     1/1     Running   0              73s

查看service：可以看到nginx的service是没有CLUSTER-IP的

[root@k8s-master01 ~]# kubectl get svc
NAME         TYPE        CLUSTER-IP   EXTERNAL-IP   PORT(S)   AGE
kubernetes   ClusterIP   10.96.0.1    <none>        443/TCP   7d21h
nginx        ClusterIP   None         <none>        80/TCP    2m43s

扩容副本：可以看到与deployment不同的是，新生成的Pod名称序号是有规律的

[root@k8s-master01 ~]# kubectl scale --replicas=3 sts web 
statefulset.apps/web scaled
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get pod
NAME      READY   STATUS              RESTARTS       AGE
busybox   1/1     Running             17 (55m ago)   7d18h
web-0     1/1     Running             0              6m30s
web-1     1/1     Running             0              6m29s
web-2     0/1     ContainerCreating   0              28s

测试访问一下是否可以通信：可以看到网络是通的，IP直接解析到172.18.195.18上，也就是Pod的IP而不用通过一层service代理。

[root@k8s-master01 ~]# kubectl exec -ti busybox -- sh
/ # nslookup web-0.nginx
Server:    10.96.0.10
Address 1: 10.96.0.10 kube-dns.kube-system.svc.cluster.local
Name:      web-0.nginx
Address 1: 172.18.195.18 web-0.nginx.default.svc.cluster.local
/ # ping web-0.nginx
PING web-0.nginx (172.18.195.18): 56 data bytes
64 bytes from 172.18.195.18: seq=0 ttl=62 time=1.020 ms
64 bytes from 172.18.195.18: seq=1 ttl=62 time=0.860 ms
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get pod -o wide 
NAME      READY   STATUS    RESTARTS       AGE     IP               NODE           NOMINATED NODE   READINESS GATES
busybox   1/1     Running   18 (28s ago)   7d18h   172.27.14.193    k8s-node02     <none>           <none>
web-0     1/1     Running   0              11m     172.18.195.18    k8s-master03   <none>           <none>
web-1     1/1     Running   0              11m     172.25.92.78     k8s-master02   <none>           <none>
web-2     1/1     Running   0              5m9s    172.25.244.199   k8s-master01   <none>           <none>

StatefulSet的扩容与缩容

StatefulSet扩容：

扩容的时候会按照序号顺序依次创建，比如我有上图的三个web副本，我想扩容到五个，那么就会先创建web-3副本，只要web-3副本创建成功后才会创建web-4；如果web-3出现故障无法创建，那么后续任务将一直等待web-3的创建直到成功。

StatefulSet缩容：

缩容的时候与扩容相反，会从最后一个开始删除，按照web-4、web-3这样的顺序依次删除。

StatefulSet更新策略

支持两种更新策略：

RollingUpdate：默认的更新策略为滚动更新，是从最后一个副本开始更新，成功后才会进行下一个副本，更新方式为先删除再创建。

OnDelete：当把策略改为这个时，我们就需要先手动删除要更新的副本，才会触发副本的更新策略。

StatefulSet灰度发布

利用更新策略中的Partition参数进行简单的灰度发布。

在这里插入图片描述

StatefulSet的级联删除和非级联删除

级联删除：删除StatefulSet时同时删除Pod，默认为级联删除

[root@k8s-master01 ~]# kubectl delete sts web

非级联删除：删除StatefulSet时不会删除Pod,注意此时再删除Pod的话就不会再重建了

[root@k8s-master01 ~]# kubectl delete sts web --cascade=false

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