StatefulSet-有状态pod副本集管理

StatefulSet用于管理有状态的Pod副本集，与deployment管理的无状态pod区别在于： 有状态意味着每个pod副本都具有唯一不变的身份标识，例如：id或者服务名称，多个Pod副本不是对等无差别的，而是相互之间可能需要通信来实现某种功能，每个Pod需要独立的持久化存储(保存日志或者数据等)，以及多个pod可能需要按照固定的顺序逐个启动等业务需求

StatefulSet会为有状态pod副本集提供一下功能：

• 每个pod具有唯一且不变的身份标识，包括ID和网络访问地址
• 每个pod都配置稳定的持久化存储
• 对多个Pod提供有序的，优雅的部署和扩缩容等管理功能
• 对多个Pod提供有序的，优雅的滚动更新等管理功能

使用StatefulSet也存在以下一些限制

• 为每个Pod配置的持久化存储必须是PVC类型的共享存储
• 删除pod不会删除后端关联的存储，需要手动删除存储数据
• 必须创建一个Headless Service（无头服务），用于创建每个Pod的网络访问地址
• 删除StatefulSet资源时，不保证pod会终止，如要优雅删除，可将Pod副本缩容为0然后删除
• 使用OrderedReady策略执行滚动更新时，可能存在某个pod损坏，不能Ready状态，需要手动修复

1、下面例子为一个完整的有状态pod副本集，如下：

apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet 
metadata:
  name: busybox-stateful
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: busybox
  replicas: 2
  serviceName: "busybox-service"
  minReadySeconds: 10
  template:
    metadata:
      labels:
        app: busybox
    spec:
      terminationGracePeriodSeconds: 10
      containers:
      - name: busybox
        image: busybox:latest
        imagePullPolicy: IfNotPresent
        command: [ "sh","-c","sleep 3600" ]
        ports:
        - containerPort: 80
        volumeMounts:
        - name: busybox-volume
          mountPath: /usr/share/busybox
          subPath: busybox
  volumeClaimTemplates:
  - metadata:
      name: busybox-volume
    spec:
      storageClassName: "nfs-storage"
      accessModes: [ "ReadWriteOnce" ]
      resources:
         requests:
           storage: 2Gi
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: busybox-service
  labels:
    app: busybox
spec:
  selector:
    app: busybox
  clusterIP: None
  ports:
  - port: 80

• serviceName：指向一个无头服务，就是最下面创建的Service
• minReadySeconds：pod最短就绪时间，达到这个时间后才会设置pod为Ready状态，默认为0
• terminationGracePeriodSeconds 是容器优雅终止的宽限期，定义 Pod 被删除时 Kubernetes 等待容器正常退出的最长时间，默认值为30s，时间到了后容器会被强制删除
• volumeClaimTemplates：后端存储的PVC模板
• clusterIP: None 定义为一个无头服务

创建完成后可以看到pod的命名规则为：由statefulset名称和序号组成，中间用”-“连接，默认序号从0开始，这个完整的pod名字也将作为pod内容器的主机名，如图：

从1.26版本开始，引入了新字段spec.ordinals.start，可用于自定义pod的起始起始序号，比如设置为5，那么创建pod后将会变成busybox-stateful-5开始，如图：

2、StatefulSet会将Headless Service名称和Pod名称组合为pod的访问地址，以DNS域名格式表示，完整的域名格式为：<pod-name>.<service-name>.<namespace.svc>.<clusterDomain>,可通过nslookup工具验证，如图：

在同个K8s集群中，其他的Pod都可以通过此域名来访问StatefulSet中的pod，并且系统会保证此域名是一直不变，即使pod被重建，pod名称，服务域名都不会变，只有Pod的IP地址会变

3、StatefulSet删除机制

StatefulSet支持级联方式删除全部Pod和非级联方式保留Pod，默认是级联模式，通过kubectl delete命令的时候，指定参数–cascade=orphan=true 来禁止使用级联模式

4、StatefulSet扩缩容

kubectl scale statefulset statefulset-name --replicas=5 #可执行此命令实现副本增加减少

5、更新策略

• RollingUpdate：滚动更新，默认
• OnDelete：需要手动删除全部pod，触发statefulset controller来重新创建pod