创新互联kubernetes教程：KubernetesStatefulSet基础

StatefulSet 基础

本教程介绍了如何使用 StatefulSet 来管理应用。 演示了如何创建、删除、扩容/缩容和更新 StatefulSet 的 Pod。

创新互联主打移动网站、成都网站制作、做网站、网站改版、网络推广、网站维护、国际域名空间、等互联网信息服务，为各行业提供服务。在技术实力的保障下，我们为客户承诺稳定，放心的服务，根据网站的内容与功能再决定采用什么样的设计。最后，要实现符合网站需求的内容、功能与设计，我们还会规划稳定安全的技术方案做保障。

在开始之前

在开始本教程之前，你应该熟悉以下 Kubernetes 的概念：

  • Pods
  • Cluster DNS
  • Headless Services
  • PersistentVolumes
  • PersistentVolume Provisioning
  • StatefulSets
  • kubectl 命令行工具

说明：

本教程假设你的集群被配置为动态制备 PersistentVolume 卷。 如果没有这样配置，在开始本教程之前，你需要手动准备 2 个 1 GiB 的存储卷。

教程目标

StatefulSet 旨在与有状态的应用及分布式系统一起使用。然而在 Kubernetes 上管理有状态应用和分布式系统是一个宽泛而复杂的话题。 为了演示 StatefulSet 的基本特性，并且不使前后的主题混淆，你将会使用 StatefulSet 部署一个简单的 web 应用。

在阅读本教程后，你将熟悉以下内容：

  • 如何创建 StatefulSet
  • StatefulSet 怎样管理它的 Pod
  • 如何删除 StatefulSet
  • 如何对 StatefulSet 进行扩容/缩容
  • 如何更新一个 StatefulSet 的 Pod

创建 StatefulSet

作为开始，使用如下示例创建一个 StatefulSet。它和 StatefulSet 概念中的示例相似。 它创建了一个 Headless Service ​nginx ​用来发布 StatefulSet ​web ​中的 Pod 的 IP 地址。

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: K8S.gcr.io/nginx-slim:0.8
        ports:
        - containerPort: 80
          name: web
        volumeMounts:
        - name: www
          mountPath: /usr/share/nginx/html
  volumeClaimTemplates:
  - metadata:
      name: www
    spec:
      accessModes: [ "ReadWriteOnce" ]
      resources:
        requests:
          storage: 1Gi

下载上面的例子并保存为文件 ​web.yaml​。

你需要使用两个终端窗口。在第一个终端中，使用 ​kubectl get​ 来监视 StatefulSet 的 Pod 的创建情况。

kubectl get pods -w -l app=nginx

在另一个终端中，使用 ​kubectl apply​ 来创建定义在 ​web.yaml​ 中的 Headless Service 和 StatefulSet。 

kubectl apply -f web.yaml

service/nginx created
statefulset.apps/web created

上面的命令创建了两个 Pod，每个都运行了一个 NginX Web 服务器。 获取 ​nginx ​Service： 

kubectl get service nginx

NAME      TYPE         CLUSTER-IP   EXTERNAL-IP   PORT(S)   AGE
nginx     ClusterIP    None                 80/TCP    12s

然后获取 ​web ​StatefulSet，以验证两者均已成功创建： 

kubectl get statefulset web

NAME      DESIRED   CURRENT   AGE
web       2         1         20s

顺序创建 Pod 

对于一个拥有 n 个副本的 StatefulSet，Pod 被部署时是按照 {0..n-1} 的序号顺序创建的。 在第一个终端中使用 ​kubectl get​ 检查输出。这个输出最终将看起来像下面的样子。

kubectl get pods -w -l app=nginx

NAME      READY     STATUS    RESTARTS   AGE
web-0     0/1       Pending   0          0s
web-0     0/1       Pending   0         0s
web-0     0/1       ContainerCreating   0         0s
web-0     1/1       Running   0         19s
web-1     0/1       Pending   0         0s
web-1     0/1       Pending   0         0s
web-1     0/1       ContainerCreating   0         0s
web-1     1/1       Running   0         18s

请注意，直到 ​web-0​ Pod 处于 Running 并 Ready 状态后，​web-1​ Pod 才会被启动。

StatefulSet 中的 Pod

StatefulSet 中的每个 Pod 拥有一个唯一的顺序索引和稳定的网络身份标识。

检查 Pod 的顺序索引

获取 StatefulSet 的 Pod：

kubectl get pods -l app=nginx

NAME      READY     STATUS    RESTARTS   AGE
web-0     1/1       Running   0          1m
web-1     1/1       Running   0          1m

如同 StatefulSet 概念中所提到的， StatefulSet 中的每个 Pod 拥有一个具有黏性的、独一无二的身份标志。 这个标志基于 StatefulSet 控制器分配给每个 Pod 的唯一顺序索引。 Pod 的名称的形式为 ​-<序号索引>​。 ​web ​StatefulSet 拥有两个副本，所以它创建了两个 Pod：​web-0​ 和 ​web-1​。

使用稳定的网络身份标识

每个 Pod 都拥有一个基于其顺序索引的稳定的主机名。使用 ​kubectl exec​ 在每个 Pod 中执行 ​hostname​：

for i in 0 1; do kubectl exec "web-$i" -- sh -c 'hostname'; done

web-0
web-1

使用 ​kubectl run​ 运行一个提供 ​nslookup ​命令的容器，该命令来自于 ​dnsutils ​包。 通过对 Pod 的主机名执行 ​nslookup​，你可以检查他们在集群内部的 DNS 地址：

kubectl run -i --tty --image busybox:1.28 dns-test --restart=Never --rm

这将启动一个新的 Shell。在新 Shell 中运行： 

# Run this in the dns-test container shell
nslookup web-0.nginx

输出类似于： 

Server:    10.0.0.10
Address 1: 10.0.0.10 kube-dns.kube-system.svc.cluster.local

Name:      web-0.nginx
Address 1: 10.244.1.6

nslookup web-1.nginx
Server:    10.0.0.10
Address 1: 10.0.0.10 kube-dns.kube-system.svc.cluster.local

Name:      web-1.nginx
Address 1: 10.244.2.6

（现在可以退出容器 Shell：​exit​）

headless service 的 CNAME 指向 SRV 记录（记录每个 Running 和 Ready 状态的 Pod）。 SRV 记录指向一个包含 Pod IP 地址的记录表项。

在一个终端中监视 StatefulSet 的 Pod：

kubectl get pod -w -l app=nginx

在另一个终端中使用 ​kubectl delete​ 删除 StatefulSet 中所有的 Pod： 

kubectl delete pod -l app=nginx

pod "web-0" deleted
pod "web-1" deleted

等待 StatefulSet 重启它们，并且两个 Pod 都变成 Running 和 Ready 状态： 

kubectl get pod -w -l app=nginx

NAME      READY     STATUS              RESTARTS   AGE
web-0     0/1       ContainerCreating   0          0s
NAME      READY     STATUS    RESTARTS   AGE
web-0     1/1       Running   0          2s
web-1     0/1       Pending   0         0s
web-1     0/1       Pending   0         0s
web-1     0/1       ContainerCreating   0         0s
web-1     1/1       Running   0         34s

使用 ​kubectl exec​ 和 ​kubectl run​ 查看 Pod 的主机名和集群内部的 DNS 表项。 首先，查看 Pod 的主机名： 

for i in 0 1; do kubectl exec web-$i -- sh -c 'hostname'; done

web-0
web-1

然后，运行： 

kubectl run -i --tty --image busybox:1.28 dns-test --restart=Never --rm /bin/sh

这将启动一个新的 Shell。在新 Shell 中，运行： 

# Run this in the dns-test container shell
nslookup web-0.nginx

输出类似于： 

Server:    10.0.0.10
Address 1: 10.0.0.10 kube-dns.kube-system.svc.cluster.local

Name:      web-0.nginx
Address 1: 10.244.1.7

nslookup web-1.nginx
Server:    10.0.0.10
Address 1: 10.0.0.10 kube-dns.kube-system.svc.cluster.local

Name:      web-1.nginx
Address 1: 10.244.2.8

（现在可以退出容器 Shell：​exit​）

Pod 的序号、主机名、SRV 条目和记录名称没有改变，但和 Pod 相关联的 IP 地址可能发生了改变。 在本教程中使用的集群中它们就改变了。这就是为什么不要在其他应用中使用 StatefulSet 中 Pod 的 IP 地址进行连接，这点很重要。

如果你需要查找并连接一个 StatefulSet 的活动成员，你应该查询 Headless Service 的 CNAME。 和 CNAME 相关联的 SRV 记录只会包含 StatefulSet 中处于 Running 和 Ready 状态的 Pod。

如果你的应用已经实现了用于测试是否已存活（liveness）并就绪（readiness）的连接逻辑， 你可以使用 Pod 的 SRV 记录（​web-0.nginx.default.svc.cluster.local​、 ​web-1.nginx.default.svc.cluster.local​）。因为他们是稳定的，并且当你的 Pod 的状态变为 Running 和 Ready 时，你的应用就能够发现它们的地址。

写入稳定的存储

获取 ​web-0​ 和 ​web-1​ 的 PersistentVolumeClaims：

kubectl get pvc -l app=nginx

输出类似于： 

NAME        STATUS    VOLUME                                     CAPACITY   ACCESSMODES   AGE
www-web-0   Bound     pvc-15c268c7-b507-11e6-932f-42010a800002   1Gi        RWO           48s
www-web-1   Bound     pvc-15c79307-b507-11e6-932f-42010a800002   1Gi        RWO           48s

StatefulSet 控制器创建了两个 PersistentVolumeClaims， 绑定到两个 PersistentVolumes。

由于本教程使用的集群配置为动态制备 PersistentVolume 卷，所有的 PersistentVolume 卷都是自动创建和绑定的。

NginX Web 服务器默认会加载位于 ​/usr/share/nginx/html/index.html​ 的 index 文件。 StatefulSet ​spec ​中的 ​volumeMounts ​字段保证了 ​/usr/share/nginx/html​ 文件夹由一个 PersistentVolume 卷支持。

将 Pod 的主机名写入它们的 ​index.html​ 文件并验证 NginX Web 服务器使用该主机名提供服务：

for i in 0 1; do kubectl exec "web-$i" -- sh -c 'echo "$(hostname)" > /usr/share/nginx/html/index.html'; done

for i in 0 1; do kubectl exec -i -t "web-$i" -- curl http://localhost/; done
web-0
web-1

说明：

请注意，如果你看见上面的 curl 命令返回了 
403 Forbidden 的响应，你需要像这样修复使用 ​
volumeMounts ​（原因归咎于 使用 hostPath 卷时存在的缺陷） 挂载的目录的权限 运行：

​
for i in 0 1; do kubectl exec web-$i -- chmod 755 /usr/share/nginx/html; done​

在你重新尝试上面的 ​
curl ​命令之前。

在一个终端监视 StatefulSet 的 Pod： 

kubectl get pod -w -l app=nginx

在另一个终端删除 StatefulSet 所有的 Pod： 

kubectl delete pod -l app=nginx

pod "web-0" deleted
pod "web-1" deleted

在第一个终端里检查 ​kubectl get​ 命令的输出，等待所有 Pod 变成 Running 和 Ready 状态。 

kubectl get pod -w -l app=nginx

NAME      READY     STATUS              RESTARTS   AGE
web-0     0/1       ContainerCreating   0          0s
NAME      READY     STATUS    RESTARTS   AGE
web-0     1/1       Running   0          2s
web-1     0/1       Pending   0         0s
web-1     0/1       Pending   0         0s
web-1     0/1       ContainerCreating   0         0s
web-1     1/1       Running   0         34s

验证所有 Web 服务器在继续使用它们的主机名提供服务： 

for i in 0 1; do kubectl exec -i -t "web-$i" -- curl http://localhost/; done

web-0
web-1

虽然 ​web-0​ 和 ​web-1​ 被重新调度了，但它们仍然继续监听各自的主机名，因为和它们的 PersistentVolumeClaim 相关联的 PersistentVolume 卷被重新挂载到了各自的 ​volumeMount ​上。 不管 ​web-0​ 和 ​web-1​ 被调度到了哪个节点上，它们的 PersistentVolume 卷将会被挂载到合适的挂载点上。

扩容/缩容 StatefulSet

扩容/缩容 StatefulSet 指增加或减少它的副本数。这通过更新 ​replicas ​字段完成。 你可以使用 ​kubectl scale​ 或者 ​kubectl patch​ 来扩容/缩容一个 StatefulSet。

扩容

在一个终端窗口监视 StatefulSet 的 Pod：

kubectl get pods -w -l app=nginx

在另一个终端窗口使用 ​kubectl scale​ 扩展副本数为 5： 

kubectl scale sts web --replicas=5

statefulset.apps/web scaled

在第一个 终端中检查 ​kubectl get​ 命令的输出，等待增加的 3 个 Pod 的状态变为 Running 和 Ready。 

kubectl get pods -w -l app=nginx

NAME      READY     STATUS    RESTARTS   AGE
web-0     1/1       Running   0          2h
web-1     1/1       Running   0          2h
NAME      READY     STATUS    RESTARTS   AGE
web-2     0/1       Pending   0          0s
web-2     0/1       Pending   0         0s
web-2     0/1       ContainerCreating   0         0s
web-2     1/1       Running   0         19s
web-3     0/1       Pending   0         0s
web-3     0/1       Pending   0         0s
web-3     0/1       ContainerCreating   0         0s
web-3     1/1       Running   0         18s
web-4     0/1       Pending   0         0s
web-4     0/1       Pending   0         0s
web-4     0/1       ContainerCreating   0         0s
web-4     1/1       Running   0         19s

StatefulSet 控制器扩展了副本的数量。StatefulSet 按序号索引顺序创建各个 Pod，并且会等待前一个 Pod 变为 Running 和 Ready 才会启动下一个 Pod。

缩容

在一个终端监视 StatefulSet 的 Pod：

kubectl get pods -w -l app=nginx

在另一个终端使用 ​kubectl patch​ 将 StatefulSet 缩容回三个副本： 

kubectl patch sts web -p '{"spec":{"replicas":3}}'

statefulset.apps/web patched

等待 ​web-4​ 和 ​web-3​ 状态变为 Terminating。 

kubectl get pods -w -l app=nginx

NAME      READY     STATUS              RESTARTS   AGE
web-0     1/1       Running             0          3h
web-1     1/1       Running             0          3h
web-2     1/1       Running             0          55s
web-3     1/1       Running             0          36s
web-4     0/1       ContainerCreating   0          18s
NAME      READY     STATUS    RESTARTS   AGE
web-4     1/1       Running   0          19s
web-4     1/1       Terminating   0         24s
web-4     1/1       Terminating   0         24s
web-3     1/1       Terminating   0         42s
web-3     1/1       Terminating   0         42s

顺序终止 Pod

控制器会按照与 Pod 序号索引相反的顺序每次删除一个 Pod。在删除下一个 Pod 前会等待上一个被完全关闭。

获取 StatefulSet 的 PersistentVolumeClaims：

kubectl get pvc -l app=nginx

NAME        STATUS    VOLUME                                     CAPACITY   ACCESSMODES   AGE
www-web-0   Bound     pvc-15c268c7-b507-11e6-932f-42010a800002   1Gi        RWO           13h
www-web-1   Bound     pvc-15c79307-b507-11e6-932f-42010a800002   1Gi        RWO           13h
www-web-2   Bound     pvc-e1125b27-b508-11e6-932f-42010a800002   1Gi        RWO           13h
www-web-3   Bound     pvc-e1176df6-b508-11e6-932f-42010a800002   1Gi        RWO           13h
www-web-4   Bound     pvc-e11bb5f8-b508-11e6-932f-42010a800002   1Gi        RWO           13h

五个 PersistentVolumeClaims 和五个 PersistentVolume 卷仍然存在。 查看 Pod 的稳定存储，我们发现当删除 StatefulSet 的 Pod 时，挂载到 StatefulSet 的 Pod 的 PersistentVolume 卷不会被删除。 当这种删除行为是由 StatefulSet 缩容引起时也是一样的。

更新 StatefulSet

从 Kubernetes 1.7 版本开始，StatefulSet 控制器支持自动更新。 更新策略由 StatefulSet API 对象的 ​spec.updateStrategy​ 字段决定。这个特性能够用来更新一个 StatefulSet 中 Pod 的的容器镜像、资源请求和限制、标签和注解。

​RollingUpdate ​更新策略是 StatefulSet 默认策略。

滚动更新

​RollingUpdate ​更新策略会更新一个 StatefulSet 中的所有 Pod，采用与序号索引相反的顺序并遵循 StatefulSet 的保证。

对 ​web ​StatefulSet 应用 Patch 操作来应用 ​RollingUpdate ​更新策略：

kubectl patch statefulset web -p '{"spec":{"updateStrategy":{"type":"RollingUpdate"}}}'

statefulset.apps/web patched

在一个终端窗口中对 ​web ​StatefulSet 执行 patch 操作来再次改变容器镜像： 

kubectl patch statefulset web --type='json' -p='[{"op": "replace", "path": "/spec/template/spec/containers/0/image", "value":"gcr.io/google_containers/nginx-slim:0.8"}]'

statefulset.apps/web patched

在另一个终端监控 StatefulSet 中的 Pod： 

kubectl get pod -l app=nginx -w

输出类似于： 

NAME      READY     STATUS    RESTARTS   AGE
web-0     1/1       Running   0          7m
web-1     1/1       Running   0          7m
web-2     1/1       Running   0          8m
web-2     1/1       Terminating   0         8m
web-2     1/1       Terminating   0         8m
web-2     0/1       Terminating   0         8m
web-2     0/1       Terminating   0         8m
web-2     0/1       Terminating   0         8m
web-2     0/1       Terminating   0         8m
web-2     0/1       Pending   0         0s
web-2     0/1       Pending   0         0s
web-2     0/1       ContainerCreating   0         0s
web-2     1/1       Running   0         19s
web-1     1/1       Terminating   0         8m
web-1     0/1       Terminating   0         8m
web-1     0/1       Terminating   0         8m
web-1     0/1       Terminating   0         8m
web-1     0/1       Pending   0         0s
web-1     0/1       Pending   0         0s
web-1     0/1       ContainerCreating   0         0s
web-1     1/1       Running   0         6s
web-0     1/1       Terminating   0         7m
web-0     1/1       Terminating   0         7m
web-0     0/1       Terminating   0         7m
web-0     0/1       Terminating   0         7m
web-0     0/1       Terminating   0         7m
web-0     0/1       Terminating   0         7m
web-0     0/1       Pending   0         0s
web-0     0/1       Pending   0         0s
web-0     0/1       ContainerCreating   0         0s
web-0     1/1       Running   0         10s

StatefulSet 里的 Pod 采用和序号相反的顺序更新。在更新下一个 Pod 前，StatefulSet 控制器终止每个 Pod 并等待它们变成 Running 和 Ready。 请注意，虽然在顺序后继者变成 Running 和 Ready 之前 StatefulSet 控制器不会更新下一个 Pod，但它仍然会重建任何在更新过程中发生故障的 Pod，使用的是它们当前的版本。

已经接收到更新请求的 Pod 将会被恢复为更新的版本，没有收到请求的 Pod 则会被恢复为之前的版本。 像这样，控制器尝试继续使应用保持健康并在出现间歇性故障时保持更新的一致性。

获取 Pod 来查看它们的容器镜像：

for p in 0 1 2; do kubectl get pod "web-$p" --template '{{range $i, $c := .spec.containers}}{{$c.image}}{{end}}'; echo; done

k8s.gcr.io/nginx-slim:0.8
k8s.gcr.io/nginx-slim:0.8
k8s.gcr.io/nginx-slim:0.8

StatefulSet 中的所有 Pod 现在都在运行之前的容器镜像。

说明：

你还可以使用 ​
kubectl rollout status sts/<名称>​ 来查看 StatefulSet 的滚动更新状态。

分段更新

你可以使用 ​RollingUpdate ​更新策略的 ​partition ​参数来分段更新一个 StatefulSet。 分段的更新将会使 StatefulSet 中的其余所有 Pod 保持当前版本的同时允许改变 StatefulSet 的 ​.spec.template​。

对 ​web ​StatefulSet 执行 Patch 操作以为 ​updateStrategy ​字段添加一个分区：

kubectl patch statefulset web -p '{"spec":{"updateStrategy":{"type":"RollingUpdate","rollingUpdate":{"partition":3}}}}'

statefulset.apps/web patched

再次 Patch StatefulSet 来改变容器镜像： 

kubectl patch statefulset web --type='json' -p='[{"op": "replace", "path": "/spec/template/spec/containers/0/image", "value":"k8s.gcr.io/nginx-slim:0.7"}]'

statefulset.apps/web patched

删除 StatefulSet 中的 Pod： 

kubectl delete pod web-2

pod "web-2" deleted

等待 Pod 变成 Running 和 Ready。 

kubectl get pod -l app=nginx -w

NAME      READY     STATUS              RESTARTS   AGE
web-0     1/1       Running             0          4m
web-1     1/1       Running             0          4m
web-2     0/1       ContainerCreating   0          11s
web-2     1/1       Running   0         18s

获取 Pod 的容器镜像： 

kubectl get pod web-2 --template '{{range $i, $c := .spec.containers}}{{$c.image}}{{end}}'

k8s.gcr.io/nginx-slim:0.8

请注意，虽然更新策略是 ​RollingUpdate​，StatefulSet 还是会使用原始的容器恢复 Pod。 这是因为 Pod 的序号比 ​updateStrategy ​指定的 ​partition ​更小。

金丝雀发布

你可以通过减少上文指定的 ​partition ​来进行金丝雀发布，以此来测试你的程序的改动。

通过 patch 命令修改 StatefulSet 来减少分区：

kubectl patch statefulset web -p '{"spec":{"updateStrategy":{"type":"RollingUpdate","rollingUpdate":{"partition":2}}}}'

statefulset.apps/web patched

等待 ​web-2​ 变成 Running 和 Ready。 

kubectl get pod -l app=nginx -w

NAME      READY     STATUS              RESTARTS   AGE
web-0     1/1       Running             0          4m
web-1     1/1       Running             0          4m
web-2     0/1       ContainerCreating   0          11s
web-2     1/1       Running   0         18s

获取 Pod 的容器： 

kubectl get pod web-2 --template '{{range $i, $c := .spec.containers}}{{$c.image}}{{end}}'

k8s.gcr.io/nginx-slim:0.7

当你改变 ​partition ​时，StatefulSet 会自动更新 ​web-2​ Pod，这是因为 Pod 的序号大于或等于 ​partition​。

删除 ​web-1​ Pod：

kubectl delete pod web-1

pod "web-1" deleted

等待 ​web-1​ 变成 Running 和 Ready。 

kubectl get pod -l app=nginx -w

输出类似于： 

NAME      READY     STATUS        RESTARTS   AGE
web-0     1/1       Running       0          6m
web-1     0/1       Terminating   0          6m
web-2     1/1       Running       0          2m
web-1     0/1       Terminating   0         6m
web-1     0/1       Terminating   0         6m
web-1     0/1       Terminating   0         6m
web-1     0/1       Pending   0         0s
web-1     0/1       Pending   0         0s
web-1     0/1       ContainerCreating   0         0s
web-1     1/1       Running   0         18s

获取 ​web-1​ Pod 的容器镜像： 

kubectl get pod web-1 --template '{{range $i, $c := .spec.containers}}{{$c.image}}{{end}}'

k8s.gcr.io/nginx-slim:0.8

​web-1​ 被按照原来的配置恢复，因为 Pod 的序号小于分区。当指定了分区时，如果更新了 StatefulSet 的 ​.spec.template​，则所有序号大于或等于分区的 Pod 都将被更新。 如果一个序号小于分区的 Pod 被删除或者终止，它将被按照原来的配置恢复。

分阶段的发布

你可以使用类似金丝雀发布的方法执行一次分阶段的发布 （例如一次线性的、等比的或者指数形式的发布）。 要执行一次分阶段的发布，你需要设置 ​partition ​为希望控制器暂停更新的序号。

分区当前为 2。请将分区设置为 0：

kubectl patch statefulset web -p '{"spec":{"updateStrategy":{"type":"RollingUpdate","rollingUpdate":{"partition":0}}}}'

statefulset.apps/web patched

等待 StatefulSet 中的所有 Pod 变成 Running 和 Ready。 

kubectl get pod -l app=nginx -w

输出类似于： 

NAME      READY     STATUS              RESTARTS   AGE
web-0     1/1       Running             0          3m
web-1     0/1       ContainerCreating   0          11s
web-2     1/1       Running             0          2m
web-1     1/1       Running   0         18s
web-0     1/1       Terminating   0         3m
web-0     1/1       Terminating   0         3m
web-0     0/1       Terminating   0         3m
web-0     0/1       Terminating   0         3m
web-0     0/1       Terminating   0         3m
web-0     0/1       Terminating   0         3m
web-0     0/1       Pending   0         0s
web-0     0/1       Pending   0         0s
web-0     0/1       ContainerCreating   0         0s
web-0     1/1       Running   0         3s

获取 StatefulSet 中 Pod 的容器镜像详细信息： 

for p in 0 1 2; do kubectl get pod "web-$p" --template '{{range $i, $c := .spec.containers}}{{$c.image}}{{end}}'; echo; done

k8s.gcr.io/nginx-slim:0.7
k8s.gcr.io/nginx-slim:0.7
k8s.gcr.io/nginx-slim:0.7

将 ​partition​ 改变为 0 以允许 StatefulSet 继续更新过程。

OnDelete 策略

​OnDelete ​更新策略实现了传统（1.7 之前）行为，它也是默认的更新策略。 当你选择这个更新策略并修改 StatefulSet 的 ​.spec.template​ 字段时，StatefulSet 控制器将不会自动更新 Pod。

删除 StatefulSet

StatefulSet 同时支持级联和非级联删除。使用非级联方式删除 StatefulSet 时，StatefulSet 的 Pod 不会被删除。使用级联删除时，StatefulSet 和它的 Pod 都会被删除。

非级联删除

在一个终端窗口监视 StatefulSet 中的 Pod。

kubectl get pods -w -l app=nginx

使用 ​kubectl delete​ 删除 StatefulSet。请确保提供了 ​--cascade=orphan​ 参数给命令。这个参数告诉 Kubernetes 只删除 StatefulSet 而不要删除它的任何 Pod。

kubectl delete statefulset web --cascade=orphan

statefulset.apps "web" deleted

获取 Pod 来检查它们的状态： 

kubectl get pods -l app=nginx

NAME      READY     STATUS    RESTARTS   AGE
web-0     1/1       Running   0          6m
web-1     1/1       Running   0          7m
web-2     1/1       Running   0          5m

虽然 ​web ​已经被删除了，但所有 Pod 仍然处于 Running 和 Ready 状态。 删除 ​web-0​： 

kubectl delete pod web-0

pod "web-0" deleted

获取 StatefulSet 的 Pod： 

kubectl get pods -l app=nginx

NAME      READY     STATUS    RESTARTS   AGE
web-1     1/1       Running   0          10m
web-2     1/1       Running   0          7m

由于 ​web ​StatefulSet 已经被删除，​web-0​ 没有被重新启动。

在一个终端监控 StatefulSet 的 Pod。

kubectl get pods -w -l app=nginx

在另一个终端里重新创建 StatefulSet。请注意，除非你删除了 ​nginx ​Service（你不应该这样做），你将会看到一个错误，提示 Service 已经存在。

kubectl apply -f web.yaml

statefulset.apps/web created
service/nginx unchanged

请忽略这个错误。它仅表示 kubernetes 进行了一次创建 nginx headless Service 的尝试，尽管那个 Service 已经存在。

在第一个终端中运行并检查 ​kubectl get​ 命令的输出。

kubectl get pods -w -l app=nginx

NAME      READY     STATUS    RESTARTS   AGE
web-1     1/1       Running   0          16m
web-2     1/1       Running   0          2m
NAME      READY     STATUS    RESTARTS   AGE
web-0     0/1       Pending   0          0s
web-0     0/1       Pending   0         0s
web-0     0/1       ContainerCreating   0         0s
web-0     1/1       Running   0         18s
web-2     1/1       Terminating   0         3m
web-2     0/1       Terminating   0         3m
web-2     0/1       Terminating   0         3m
web-2     0/1       Terminating   0         3m

当重新创建 ​web ​StatefulSet 时，​web-0​ 被第一个重新启动。 由于 ​web-1​ 已经处于 Running 和 Ready 状态，当 ​web-0​ 变成 Running 和 Ready 时， StatefulSet 会接收这个 Pod。由于你重新创建的 StatefulSet 的 ​replicas ​等于 2， 一旦 ​web-0​ 被重新创建并且 ​web-1​ 被认为已经处于 Running 和 Ready 状态时，​web-2​ 将会被终止。

让我们再看看被 Pod 的 Web 服务器加载的 ​index.html​ 的内容：

for i in 0 1; do kubectl exec -i -t "web-$i" -- curl http://localhost/; done

web-0
web-1

尽管你同时删除了 StatefulSet 和 ​web-0​ Pod，但它仍然使用最初写入 ​index.html​ 文件的主机名进行服务。 这是因为 StatefulSet 永远不会删除和一个 Pod 相关联的 PersistentVolume 卷。 当你重建这个 StatefulSet 并且重新启动了 ​web-0​ 时，它原本的 PersistentVolume 卷会被重新挂载。

级联删除

在一个终端窗口监视 StatefulSet 里的 Pod。

kubectl get pods -w -l app=nginx

在另一个窗口中再次删除这个 StatefulSet。这次省略 ​--cascade=orphan​ 参数。 

kubectl delete statefulset web

statefulset.apps "web" deleted

在第一个终端检查 ​kubectl get​ 命令的输出，并等待所有的 Pod 变成 Terminating 状态。 

kubectl get pods -w -l app=nginx

NAME      READY     STATUS    RESTARTS   AGE
web-0     1/1       Running   0          11m
web-1     1/1       Running   0          27m
NAME      READY     STATUS        RESTARTS   AGE
web-0     1/1       Terminating   0          12m
web-1     1/1       Terminating   0         29m
web-0     0/1       Terminating   0         12m
web-0     0/1       Terminating   0         12m
web-0     0/1       Terminating   0         12m
web-1     0/1       Terminating   0         29m
web-1     0/1       Terminating   0         29m
web-1     0/1       Terminating   0         29m

Pod 按照和他们序号索引相反的顺序每次终止一个。 在终止一个 Pod 前，StatefulSet 控制器会等待 Pod 后继者被完全终止。

说明：

尽管级联删除会删除 StatefulSet 及其 Pod，但级联不会删除与 StatefulSet 关联的 Headless Service。你必须手动删除 ​
nginx ​Service。 

kubectl delete service nginx

service "nginx" deleted

再一次重新创建 StatefulSet 和 headless Service： 

kubectl apply -f web.yaml

service/nginx created
statefulset.apps/web created

当 StatefulSet 所有的 Pod 变成 Running 和 Ready 时，获取它们的 ​index.html​ 文件的内容： 

for i in 0 1; do kubectl exec -i -t "web-$i" -- curl http://localhost/; done

web-0
web-1

即使你已经删除了 StatefulSet 和它的全部 Pod，这些 Pod 将会被重新创建并挂载它们的 PersistentVolume 卷，并且 ​web-0​ 和 ​web-1​ 将继续使用它的主机名提供服务。

最后删除 ​nginx ​service

kubectl delete service nginx

service "nginx" deleted

并且删除 ​web ​StatefulSet: 

kubectl delete statefulset web

statefulset "web" deleted

Pod 管理策略 

对于某些分布式系统来说，StatefulSet 的顺序性保证是不必要和/或者不应该的。 这些系统仅仅要求唯一性和身份标志。为了解决这个问题，在 Kubernetes 1.7 中 我们针对 StatefulSet API 对象引入了 ​.spec.podManagementPolicy​。 此选项仅影响扩缩操作的行为。更新不受影响。

OrderedReady Pod 管理策略

​OrderedReady ​Pod 管理策略是 StatefulSet 的默认选项。它告诉 StatefulSet 控制器遵循上文展示的顺序性保证。

Parallel Pod 管理策略

​Parallel ​Pod 管理策略告诉 StatefulSet 控制器并行的终止所有 Pod， 在启动或终止另一个 Pod 前，不必等待这些 Pod 变成 Running 和 Ready 或者完全终止状态。

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"
  podManagementPolicy: "Parallel"
  replicas: 2
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      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:
  - metadata:
      name: www
    spec:
      accessModes: [ "ReadWriteOnce" ]
      resources:
        requests:
          storage: 1Gi

下载上面的例子并保存为 ​web-parallel.yaml​。

这份清单和你在上文下载的完全一样，只是 ​web​ StatefulSet 的 ​.spec.podManagementPolicy ​设置成了 ​Parallel​。

在一个终端窗口监视 StatefulSet 中的 Pod。

kubectl get pod -l app=nginx -w

在另一个终端窗口创建清单中的 StatefulSet 和 Service： 

kubectl apply -f web-parallel.yaml

service/nginx created
statefulset.apps/web created

查看你在第一个终端中运行的 ​kubectl get​ 命令的输出。 

kubectl get pod -l app=nginx -w

NAME      READY     STATUS    RESTARTS   AGE
web-0     0/1       Pending   0          0s
web-0     0/1       Pending   0         0s
web-1     0/1       Pending   0         0s
web-1     0/1       Pending   0         0s
web-0     0/1       ContainerCreating   0         0s
web-1     0/1       ContainerCreating   0         0s
web-0     1/1       Running   0         10s
web-1     1/1       Running   0         10s

StatefulSet 控制器同时启动了 ​web-0​ 和 ​web-1​。

保持第二个终端打开，并在另一个终端窗口中扩容 StatefulSet：

kubectl scale statefulset/web --replicas=4

statefulset.apps/web scaled

在 ​kubectl get​ 命令运行的终端里检查它的输出。 

web-3     0/1       Pending   0         0s
web-3     0/1       Pending   0         0s
web-3     0/1       Pending   0         7s
web-3     0/1       ContainerCreating   0         7s
web-2     1/1       Running   0         10s
web-3     1/1       Running   0         26s

StatefulSet 启动了两个新的 Pod，而且在启动第二个之前并没有等待第一个变成 Running 和 Ready 状态。

清理

你应该打开两个终端，准备在清理过程中运行 ​kubectl ​命令。

kubectl delete sts web
# sts is an abbreviation for statefulset

你可以监视 ​kubectl get​ 来查看那些 Pod 被删除 

kubectl get pod -l app=nginx -w

web-3     1/1       Terminating   0         9m
web-2     1/1       Terminating   0         9m
web-3     1/1       Terminating   0         9m
web-2     1/1       Terminating   0         9m
web-1     1/1       Terminating   0         44m
web-0     1/1       Terminating   0         44m
web-0     0/1       Terminating   0         44m
web-3     0/1       Terminating   0         9m
web-2     0/1       Terminating   0         9m
web-1     0/1       Terminating   0         44m
web-0     0/1       Terminating   0         44m
web-2     0/1       Terminating   0         9m
web-2     0/1       Terminating   0         9m
web-2     0/1       Terminating   0         9m
web-1     0/1       Terminating   0         44m
web-1     0/1       Terminating   0         44m
web-1     0/1       Terminating   0         44m
web-0     0/1       Terminating   0         44m
web-0     0/1       Terminating   0         44m
web-0     0/1       Terminating   0         44m
web-3     0/1       Terminating   0         9m
web-3     0/1       Terminating   0         9m
web-3     0/1       Terminating   0         9m

在删除过程中，StatefulSet 将并发的删除所有 Pod，在删除一个 Pod 前不会等待它的顺序后继者终止。

关闭 ​kubectl get​ 命令运行的终端并删除 ​nginx ​Service：

kubectl delete svc nginx

说明：

你需要删除本教程中用到的 PersistentVolume 卷的持久化存储介质。

基于你的环境、存储配置和制备方式，按照必须的步骤保证回收所有的存储。

文章题目：创新互联kubernetes教程：KubernetesStatefulSet基础
本文地址：http://www.36103.cn/qtweb/news37/36387.html

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