Kubernetes中的statefulset控制器

华子目录

  • `statefulset`控制器
    • 功能
    • StatefulSet的组成部分
  • 问题复现示例
  • statefulset示例
  • 总结

statefulset控制器

功能

  • Statefulset是为了解决有状态服务的问题设计的
  • StatefulSet将应用状态抽象成了两种情况
  • 拓扑状态：应用实例必须按照某种顺序启动。新创建的Pod必须和原来Pod的网络标识（pod的名字）一样
  • 存储状态：应用的多个实例分别绑定了不同存储数据
  • StatefulSet控制器给所有的Pod进行了编号，编号规则是：$(statefulset名称)-$(序号)，从0开始
  • Pod被删除后重建，重建Pod的网络标识也不会改变，Pod的拓扑状态按照Pod的“名字+编号”的方式固定下来，并且为每个Pod提供了一个固定且唯一的访问入口，Pod对应的DNS记录

StatefulSet的组成部分

  • Headless Service无头服务：用来定义pod网络标识，生成可解析的DNS记录
  • volumeClaimTemplates：创建pvc，指定pvc名称，自动创建pvc且pvc由存储类供应
  • StatefulSet：管理pod的

问题复现示例

#创建一个名为test的deployment控制器，运行2个pod，运行myapp镜像
[root@k8s-master volume]# kubectl create deployment test --image myapp:v1 --replicas 2 --dry-run=client -o yaml > test.yml[root@k8s-master volume]# vim test.yml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:labels:app: testname: test
spec:replicas: 2selector:matchLabels:app: testtemplate:metadata:labels:app: testspec:containers:- image: myapp:v1name: myapp

[root@k8s-master volume]# kubectl apply -f test.yml
deployment.apps/test created
[root@k8s-master volume]# kubectl get pods -o wide
NAME                   READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP           NODE            NOMINATED NODE   READINESS GATES
test-db99b9599-cw8g5   1/1     Running   0          9s    10.244.2.3   k8s-node2.org   <none>           <none>
test-db99b9599-lws9h   1/1     Running   0          9s    10.244.1.4   k8s-node1.org   <none>           <none>
#控制器名字-repliacset的id-pod的id

回收控制器中的pod

  • 将--replicas设为0
#将--replicas设为0
[root@k8s-master volume]# kubectl scale deployment test --replicas 0
deployment.apps/test scaled#虽然pods没有了
[root@k8s-master volume]# kubectl get pods -o wide
No resources found in default namespace.#但是deployment控制器还在
[root@k8s-master volume]# kubectl get deployments.apps
NAME   READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
test   0/0     0            0           5m48s

再重新开2个pod

[root@k8s-master volume]# kubectl scale deployment test --replicas 2
deployment.apps/test scaled
[root@k8s-master volume]# kubectl get pods -o wide
NAME                   READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP           NODE            NOMINATED NODE   READINESS GATES
test-db99b9599-9s488   1/1     Running   0          7s    10.244.2.4   k8s-node2.org   <none>           <none>
test-db99b9599-d7qs5   1/1     Running   0          7s    10.244.1.5   k8s-node1.org   <none>           <none>
#我们发现：pod的id在变化，pod中的ip也在变化

我们发现：在控制器中重新建立pod，pod的id在变化，pod中的ip也在变化，那么StatefulSet控制器就是解决这一问题

#回收
[root@k8s-master volume]# kubectl delete -f test.yml
deployment.apps "test" deleted

statefulset示例

建立statefulset控制器

#建立一个名为web的statefulset控制器
[root@k8s-master volume]# vim statefulset.yml
apiVersion: apps/v1   #Kubernetes API版本，这里是apps/v1
kind: StatefulSet   #声明这是一个StatefulSet资源
metadata:   #资源的元数据name: web   #StatefulSet的名称，这里是web
spec:    #StatefulSet的具体规格serviceName: "nginx-svc"   #指定了用于这个StatefulSet内部通信的服务名称，这里是nginx-svc。这个服务会负责为StatefulSet中的每个Pod提供一个DNS名称，格式为<pod-name>.<service-name>replicas: 3selector:matchLabels:app: nginx    #标签选择器，这里选择标签app: nginx的Podtemplate:metadata:labels:app: nginx   #Pod定义标签，这里是app: nginxspec:containers:- name: nginximage: nginxvolumeMounts:   #容器需要挂载的卷- name: www   #引用的卷名称，这里与后面定义的volumeClaimTemplates中的卷名称对应mountPath: /usr/share/nginx/html   #卷在容器内的挂载路径volumeClaimTemplates:   #定义了用于持久化存储的持久卷声明模板。这些模板会为每个Pod创建一个独立的持久卷声明（PVC）- metadata:   #持久卷声明的元数据name: www   #持久卷声明的名称，这里与volumeMounts中引用的卷名称对应spec:   #持久卷声明的规格storageClassName: nfs-client   #指定了存储类名称，这里是nfs-clientaccessModes:  #访问模式- ReadWriteOnce   #单点读写resources:   #定义了资源请求requests:   #具体的资源请求storage: 1Gi   #请求的存储大小为1GiB

建立无头服务

[root@k8s-master volume]# vim headless.yml
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:labels:run: nginx-svcname: nginx-svc
spec:ports:- port: 80selector:app: nginxtype: ClusterIPclusterIP: None

[root@k8s-master volume]# kubectl apply -f statefulset.yml
statefulset.apps/web created
[root@k8s-master volume]# kubectl apply -f headless.yml
service/nginx-svc created

#查看控制器
[root@k8s-master volume]# kubectl get statefulsets.apps
NAME   READY   AGE
web    3/3     7m23s#查看pod
[root@k8s-master volume]# kubectl get pods -o wide
NAME    READY   STATUS    RESTARTS   AGE     IP           NODE            NOMINATED NODE   READINESS GATES
web-0   1/1     Running   0          7m7s    10.244.2.5   k8s-node2.org   <none>           <none>
web-1   1/1     Running   0          3m59s   10.244.1.6   k8s-node1.org   <none>           <none>
web-2   1/1     Running   0          3m56s   10.244.2.6   k8s-node2.org   <none>           <none>

[root@k8s-master volume]# kubectl get svc nginx-svc
NAME        TYPE        CLUSTER-IP   EXTERNAL-IP   PORT(S)   AGE
nginx-svc   ClusterIP   None         <none>        80/TCP    10m[root@k8s-master volume]# kubectl describe svc nginx-svc
Name:              nginx-svc
Namespace:         default
Labels:            run=nginx-svc
Annotations:       <none>
Selector:          app=nginx
Type:              ClusterIP
IP Family Policy:  SingleStack
IP Families:       IPv4
IP:                None
IPs:               None
Port:              <unset>  80/TCP
TargetPort:        80/TCP
Endpoints:         10.244.1.6:80,10.244.2.5:80,10.244.2.6:80
Session Affinity:  None
Events:            <none>

#查看pvc，发现自动创建了pvc
[root@k8s-master volume]# kubectl get pvc
NAME        STATUS   VOLUME                                     CAPACITY   ACCESS MODES   STORAGECLASS   VOLUMEATTRIBUTESCLASS   AGE
www-web-0   Bound    pvc-b6b51ed2-0272-415b-af86-3f3661aaa7b7   1Gi        RWO            nfs-client     <unset>                 16m
www-web-1   Bound    pvc-0cc1c027-458a-4ccf-be2a-c42e12a429ba   1Gi        RWO            nfs-client     <unset>                 13m
www-web-2   Bound    pvc-b03203d1-3430-4661-af7c-fa13ca826f27   1Gi        RWO            nfs-client     <unset>                 13m

#查看pv，发现自动创建了pv
[root@k8s-master volume]# kubectl get pv
NAME                                       CAPACITY   ACCESS MODES   RECLAIM POLICY   STATUS     CLAIM               STORAGECLASS   VOLUMEATTRIBUTESCLASS   REASON   AGE
pvc-0cc1c027-458a-4ccf-be2a-c42e12a429ba   1Gi        RWO            Delete           Bound      default/www-web-1   nfs-client     <unset>                          14m
pvc-b03203d1-3430-4661-af7c-fa13ca826f27   1Gi        RWO            Delete           Bound      default/www-web-2   nfs-client     <unset>                          14m
pvc-b6b51ed2-0272-415b-af86-3f3661aaa7b7   1Gi        RWO            Delete           Bound      default/www-web-0   nfs-client     <unset>                          18m

#我们发现：在nfs服务器上自动创建了目录
[root@harbor nfsdata]# ls
default-www-web-0-pvc-b6b51ed2-0272-415b-af86-3f3661aaa7b7
default-www-web-1-pvc-0cc1c027-458a-4ccf-be2a-c42e12a429ba
default-www-web-2-pvc-b03203d1-3430-4661-af7c-fa13ca826f27

#创建index.html测试文件
[root@harbor nfsdata]# echo web2 > default-www-web-2-pvc-b03203d1-3430-4661-af7c-fa13ca826f27/index.html
[root@harbor nfsdata]# echo web1 > default-www-web-1-pvc-0cc1c027-458a-4ccf-be2a-c42e12a429ba/index.html
[root@harbor nfsdata]# echo web0 > default-www-web-0-pvc-b6b51ed2-0272-415b-af86-3f3661aaa7b7/index.html

[root@k8s-master volume]# kubectl get pods -o wide
NAME    READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP           NODE            NOMINATED NODE   READINESS GATES
web-0   1/1     Running   0          23m   10.244.2.5   k8s-node2.org   <none>           <none>
web-1   1/1     Running   0          20m   10.244.1.6   k8s-node1.org   <none>           <none>
web-2   1/1     Running   0          20m   10.244.2.6   k8s-node2.org   <none>           <none>
[root@k8s-master volume]# curl 10.244.2.5
web0
[root@k8s-master volume]# curl 10.244.1.6
web1
[root@k8s-master volume]# curl 10.244.2.6
web2

回收statefulset控制器中的pod

[root@k8s-master volume]# kubectl scale statefulset web --replicas 0
statefulset.apps/web scaled

重新建立pod

[root@k8s-master volume]# kubectl scale statefulset web --replicas 3
statefulset.apps/web scaled

#我们发现虽然ip变了，但是pod的名字没有变，及pod的域名没有变
[root@k8s-master volume]# kubectl get pods -o wide
NAME    READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP           NODE            NOMINATED NODE   READINESS GATES
web-0   1/1     Running   0          24s   10.244.2.7   k8s-node2.org   <none>           <none>
web-1   1/1     Running   0          22s   10.244.1.7   k8s-node1.org   <none>           <none>
web-2   1/1     Running   0          22s   10.244.2.8   k8s-node2.org   <none>           <none>

我们可以通过访问域名来访问之前重建过的pod中的应用

  • 访问域名：pod名.service名
[root@k8s-master volume]# kubectl run -it test --image busyboxplus
/ # curl web-0.nginx-svc
web0
/ # curl web-1.nginx-svc
web1
/ # curl web-2.nginx-svc
web2

#当删除整个statefulset控制器时
[root@k8s-master volume]# kubectl delete -f statefulset.yml
statefulset.apps "web" deleted
[root@k8s-master volume]# kubectl get pods
No resources found in default namespace.#发现数据依然保留
[root@harbor nfsdata]# ls
default-www-web-0-pvc-b6b51ed2-0272-415b-af86-3f3661aaa7b7
default-www-web-1-pvc-0cc1c027-458a-4ccf-be2a-c42e12a429ba
default-www-web-2-pvc-b03203d1-3430-4661-af7c-fa13ca826f27

#重新建立statefulset控制器时
[root@k8s-master volume]# kubectl apply -f statefulset.yml
statefulset.apps/web created#发现之前的数据也会被继续使用
[root@k8s-master volume]# kubectl get pods -o wide
NAME    READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP            NODE            NOMINATED NODE   READINESS GATES
web-0   1/1     Running   0          17s   10.244.2.10   k8s-node2.org   <none>           <none>
web-1   1/1     Running   0          15s   10.244.1.8    k8s-node1.org   <none>           <none>
web-2   1/1     Running   0          13s   10.244.2.11   k8s-node2.org   <none>           <none>
[root@k8s-master volume]# kubectl run -it test --image busyboxplus
/ # curl web-0.nginx-svc
web0
/ # curl web-1.nginx-svc
web1
/ # curl web-2.nginx-svc
web2

只有当删除pvc时，nfs服务器中的数据才会被删除

#删除pvc
[root@k8s-master volume]# kubectl delete pvc --all
persistentvolumeclaim "www-web-0" deleted
persistentvolumeclaim "www-web-1" deleted
persistentvolumeclaim "www-web-2" deleted#发现nfs服务器中的数据没了
[root@harbor nfsdata]# ls
[root@harbor nfsdata]#

总结

在statefulset控制器创建的pod，每次重新创建pod时，虽然pod的ip会变，但是每个pod的网络标识（pod的名字）和pod的存储状态不会变

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