• 35、Pod控制器StatefulSet Sky


    StatefulSet
    有状态的集合,管理所有有状态的服务,比如MySQL、MongoDB集群等。
    StatefulSet: 是一种给Pod提供唯一标志的控制器,它可以保证部署和扩展的顺序。
    
    Pod一致性:包含次序(启动、停止次序)、网络一致性。此一致性与Pod相关,与被调度到哪个node节点无关。
    
    
    
    稳定的次序:对于N个副本的StatefulSet,每个Pod都在[0,N)的范围内分配一个数字序号,且是唯一的。
    
    
    
    稳定的网络:Pod的hostname模式为(statefulset名称)- (序号)。
    
    
    
    稳定的存储:通过VolumeClaimTemplate为每个Pod创建一个PV。删除、减少副本,不会删除相关的卷。
    在Deployment中,与之对应的服务是service,而在StatefulSet中与之对应的headless service,headless service,即无头服务,与service的区别就是它没有Cluster IP,解析它的名称时将返回该Headless Service对应的全部Pod的Endpoint列表。
    
    除此之外,StatefulSet在Headless Service的基础上又为StatefulSet控制的每个Pod副本创建了一个DNS域名,这个域名的格式为:
    $(podname).(headless server name)
    
    FQDN: $(podname).(headless server name).namespace.svc.cluster.local
    https://www.cnblogs.com/tylerzhou/p/11027559.html
    
    StatefulSet示例
    cat statefulset.yaml
    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"  #声明它属于哪个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"  #存储类名,改为集群中已存在的
    
          resources:
    
            requests:
    
              storage: 1Gi
    
    通过该配置文件,可看出StatefulSet的三个组成部分:
    
    
    
    Headless Service:名为nginx,用来定义Pod网络标识( DNS domain)。
    
    StatefulSet:定义具体应用,名为Nginx,有三个Pod副本,并为每个Pod定义了一个域名。
    
    volumeClaimTemplates: 存储卷申请模板,创建PVC,指定pvc名称大小,将自动创建pvc,且pvc必须由存储类供应。
    为什么需要 headless service 无头服务?
    
    在用Deployment时,每一个Pod名称是没有顺序的,是随机字符串,因此是Pod名称是无序的,但是在statefulset中要求必须是有序 ,每一个pod不能被随意取代,pod重建后pod名称还是一样的。而pod IP是变化的,所以是以Pod名称来识别。pod名称是pod唯一性的标识符,必须持久稳定有效。这时候要用到无头服务,它可以给每个Pod一个唯一的名称 。
    为什么需要volumeClaimTemplate? 
    对于有状态的副本集都会用到持久存储,对于分布式系统来讲,它的最大特点是数据是不一样的,所以各个节点不能使用同一存储卷,每个节点有自已的专用存储,但是如果在Deployment中的Pod template里定义的存储卷,是所有副本集共用一个存储卷,数据是相同的,因为是基于模板来的 ,而statefulset中每个Pod都要自已的专有存储卷,所以statefulset的存储卷就不能再用Pod模板来创建了,于是statefulSet使用volumeClaimTemplate,称为卷申请模板,它会为每个Pod生成不同的pvc,并绑定pv, 从而实现各pod有专用存储。这就是为什么要用volumeClaimTemplate的原因。
    
    
    # kubectl apply -f statefulset.yaml
    
    
    # kubectl get pod  -owide
    
    NAME                            READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP            NODE   NOMINATED NODE   READINESS GATES
    
    web-0                           1/1     Running   0          16s   10.244.1.31   vm2    <none>           <none>
    
    web-1                           1/1     Running   0          12s   10.244.2.4    vm3    <none>           <none>
    
    web-2                           1/1     Running   0          7s    10.244.1.32   vm2    <none>           <none>
    
    # kubectl get pvc
    
    如果集群中没有StorageClass的动态供应PVC的机制,也可以提前手动创建多个PV、PVC,手动创建的PVC名称必须符合之后创建的StatefulSet命名规则:(volumeClaimTemplates.name)-(pod_name)
    Statefulset名称为web 三个Pod副本: web-0,web-1,web-2,volumeClaimTemplates名称为:www,那么自动创建出来的PVC名称为www-web[0-2],为每个Pod创建一个PVC。
    
    规律总结:
    匹配Pod name(网络标识)的模式为:$(statefulset名称)-$(序号),比如上面的示例:web-0,web-1,web-2。
    StatefulSet为每个Pod副本创建了一个DNS域名,这个域名的格式为: $(podname).(headless server name),也就意味着服务间是通过Pod域名来通信而非Pod IP,因为当Pod所在Node发生故障时,Pod会被飘移到其它Node上,Pod IP会发生变化,但是Pod域名不会有变化。
    StatefulSet使用Headless服务来控制Pod的域名,这个域名的FQDN为:$(service name).$(namespace).svc.cluster.local,其中,“cluster.local”指的是集群的域名。
    根据volumeClaimTemplates,为每个Pod创建一个pvc,pvc的命名规则匹配模式:(volumeClaimTemplates.name)-(pod_name),比如上面的volumeMounts.name=www, Pod name=web-[0-2],因此创建出来的PVC是www-web-0、www-web-1、www-web-2。
    删除Pod不会删除其pvc,手动删除pvc将自动释放pv。关于Cluster Domain、headless service名称、StatefulSet 名称如何影响StatefulSet的Pod的DNS域名的示例:
    
    Statefulset的启停顺序:
    有序部署:部署StatefulSet时,如果有多个Pod副本,它们会被顺序地创建(从0到N-1)并且,在下一个Pod运行之前所有之前的Pod必须都是Running和Ready状态。
    有序删除:当Pod被删除时,它们被终止的顺序是从N-1到0。
    有序扩展:当对Pod执行扩展操作时,与部署一样,它前面的Pod必须都处于Running和Ready状态
    
    Statefulset Pod管理策略:
    在v1.7以后,通过允许修改Pod排序策略,同时通过.spec.podManagementPolicy字段确保其身份的唯一性。
    OrderedReady:上述的启停顺序,默认设置。
    Parallel:告诉StatefulSet控制器并行启动或终止所有Pod,并且在启动或终止另一个Pod之前不等待前一个Pod变为Running and Ready或完全终止。
    
    StatefulSet使用场景:
    稳定的持久化存储,即Pod重新调度后还是能访问到相同的持久化数据,基于PVC来实现。
    稳定的网络标识符,即Pod重新调度后其PodName和HostName不变。
    有序部署,有序扩展,基于init containers来实现。
    有序收缩。
    
    
    更新策略
    在Kubernetes 1.7及更高版本中,通过.spec.updateStrategy字段允许配置或禁用Pod、labels、source request/limits、annotations自动滚动更新功能。
    OnDelete:通过.spec.updateStrategy.type 字段设置为OnDelete,StatefulSet控制器不会自动更新StatefulSet中的Pod。用户必须手动删除Pod,以使控制器创建新的Pod。
    RollingUpdate:通过.spec.updateStrategy.type 字段设置为RollingUpdate,实现了Pod的自动滚动更新,如果.spec.updateStrategy未指定,则此为默认策略。
    StatefulSet控制器将删除并重新创建StatefulSet中的每个Pod。它将以Pod终止(从最大序数到最小序数)的顺序进行,一次更新每个Pod。在更新下一个Pod之前,必须等待这个Pod Running and Ready。
    Partitions
    :通过指定 .spec.updateStrategy.rollingUpdate.partition 来对 RollingUpdate 更新策略进行分区,如果指定了分区,则当 StatefulSet 的 .spec.template 更新时,具有大于或等于分区序数的所有 Pod 将被更新。
    具有小于分区的序数的所有 Pod 将不会被更新,即使删除它们也将被重新创建。如果 StatefulSet 的 .spec.updateStrategy.rollingUpdate.partition 大于其 .spec.replicas,则其 .spec.template 的更新将不会传播到 Pod。在大多数情况下,不需要使用分区。
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