k8s控制器：StatefulSet
一、Statefulset控制器概述
StatefulSet是為了管理有狀態服務的問題而設計的
1.1、有狀態/無狀態服務
1）有狀態服務：StatefulSet是有狀態的集合，管理有狀態的服務，它所管理的Pod的名稱不能隨意變化。數據持久化的目錄也是不一樣，每一個Pod都有自己獨有的數據持久化存儲目錄。比如MySQL主從、redis集群等
2）無狀態服務：RC、Deployment、DaemonSet都是管理無狀態的服務，它們所管理的Pod的IP、名字，啟停順序等都是隨機的。個體對整體無影響，所有pod都是共用一個數據卷的，部署的tomcat就是無狀態的服務，tomcat被刪除，在啟動一個新的tomcat，加入到集群即可，跟tomcat的名字無關。
1.2、Headless service
1.2.1、什么是Headless service
Headless service不分配clusterIP，headless service可以通過解析service的DNS,返回所有Pod的dns和ip地址 (statefulSet部署的Pod才有DNS)，普通的service,只能通過解析service的DNS返回service的ClusterIP。
1.2.2、為什么要用headless service
在使用Deployment時，創建的Pod名稱是沒有順序的，是隨機字符串，在用statefulset管理pod時要求pod名稱必須是有序的 ，每一個pod不能被隨意取代，pod重建后pod名稱還是一樣的。因為pod IP是變化的，所以要用Pod名稱來識別。pod名稱是pod唯一性的標識符，必須持久穩定有效。這時候要用到無頭服務，它可以給每個Pod一個唯一的名稱。
1）headless service會為service分配一個域名：<service name>.$<namespace name>.svc.cluster.local
2）StatefulSet會為關聯的Pod保持一個不變的Pod Name：$(StatefulSet name)-$(pod序號)
3）StatefulSet會為關聯的Pod分配一個dnsName：$<Pod Name>.$<service name>.$<namespace name>.svc.cluster.local
1.3、volumeClaimTemplate
對於有狀態應用都會用到持久化存儲，比如mysql主從，由於主從數據庫的數據是不能存放在一個目錄下的，每個mysql節點都需要有自己獨立的存儲空間。而在deployment中創建的存儲卷是一個共享的存儲卷，多個pod使用同一個存儲卷，它們數據是同步的，而statefulset定義中的每一個pod都不能使用同一個存儲卷，這就需要使用volumeClainTemplate，當在使用statefulset創建pod時，volumeClainTemplate會自動生成一個PVC，從而請求綁定一個PV，每一個pod都有自己專用的存儲卷。Pod、PVC和PV對應的關系圖如下：
二、Statefulset使用案例：部署web站點
# 創建存儲類
[root@k8s-master1 ~]# cat class-web.yaml
apiVersion: storage.k8s.io/v1
kind: StorageClass
metadata:
name: nfs-web
provisioner: example.com/nfs
# 更新資源清單文件
[root@k8s-master1 ~]# kubectl apply -f class-web.yaml
[root@k8s-master1 ~]# kubectl get storageclass
NAME PROVISIONER RECLAIMPOLICY VOLUMEBINDINGMODE ALLOWVOLUMEEXPANSION AGE
nfs-web example.com/nfs Delete Immediate false 30s
# 編寫一個Statefulset資源清單文件
[root@k8s-master1 ~]# 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
serviceName: "nginx"
replicas: 2
template:
metadata:
labels:
app: nginx
spec:
containers:
- name: nginx
image: nginx
imagePullPolicy: IfNotPresent
ports:
- containerPort: 80
name: web
volumeMounts:
- name: www
mountPath: /usr/share/nginx/html
volumeClaimTemplates:
- metadata:
name: www
spec:
accessModes: ["ReadWriteOnce"]
storageClassName: "nfs-web"
resources:
requests:
storage: 1Gi
# 更新資源清單文件
[root@k8s-master1 ~]# kubectl apply -f statefulset.yaml
service/nginx created
statefulset.apps/web created
# 查看無頭服務
[root@k8s-master1 ~]# kubectl describe svc nginx
Name: nginx
Namespace: default
Labels: app=nginx
Annotations: <none>
Selector: app=nginx
Type: ClusterIP
IP Families: <none>
IP: None
IPs: None
Port: web 80/TCP
TargetPort: 80/TCP
Endpoints: 10.244.36.122:80,10.244.36.123:80
Session Affinity: None
Events: <none>
# 查看statefulset是否創建成功
[root@k8s-master1 ~]# kubectl get statefulset
NAME READY AGE
web 2/2 13s
# 查看pod: 可以看到創建的pod是有序的
[root@k8s-master1 ~]# kubectl get pods -l app=nginx
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
web-0 1/1 Running 0 35s
web-1 1/1 Running 0 29s
# 查看headless service
[root@k8s-master1 ~]# kubectl get pods -l app=nginx -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATES
web-0 1/1 Running 0 4m22s 10.244.36.122 k8s-node1 <none> <none>
web-1 1/1 Running 0 4m16s 10.244.36.123 k8s-node1 <none> <none>
# 查看pvc
[root@k8s-master1 ~]# kubectl get pvc
NAME STATUS VOLUME CAPACITY ACCESS MODES STORAGECLASS AGE
www-web-0 Bound pvc-de5c7090-9d53-4597-b292-233f27534764 1Gi RWO nfs-web 92s
www-web-1 Bound pvc-b3a2c509-f011-448e-9091-afa76726ef40 1Gi RWO nfs-web 87s
# 查看pv
[root@k8s-master1 ~]# kubectl get pv
NAME CAPACITY ACCESS MODES RECLAIM POLICY STATUS CLAIM STORAGECLASS REASON AGE
pvc-b3a2c509-f011-448e-9091-afa76726ef40 1Gi RWO Delete Bound default/www-web-1 nfs-web 2m2s
pvc-de5c7090-9d53-4597-b292-233f27534764 1Gi RWO Delete Bound default/www-web-0 nfs-web 2m8s
# 查看pod主機名
[root@k8s-master1 ~]# for i in 0 1; do kubectl exec web-$i -- sh -c 'hostname';done
web-0
web-1
# 使用kubectl run運行一個提供nslookup命令的容器的，這個命令來自於dnsutils包，通過對pod主機名執行nslookup，可以檢查它們在集群內部的DNS地址：
[root@k8s-master1 ~]# kubectl exec -it web-1 -- /bin/bash
root@web-1:/# apt-get update
root@web-1:/# apt-get install dnsutils -y
root@web-1:/# nslookup web-0.nginx.default.svc.cluster.local
Server: 10.96.0.10
Address: 10.96.0.10#53
Name: web-0.nginx.default.svc.cluster.local
# statefulset創建的pod也是有dns記錄的
Address: 10.244.36.122 #解析的是pod的ip地址
root@web-1:/# nslookup nginx.default.svc.cluster.local
Server: 10.96.0.10
Address: 10.96.0.10#53
Name: nginx.default.svc.cluster.local #查詢service dns，會把對應的pod ip解析出來
Address: 10.244.36.123
Name: nginx.default.svc.cluster.local
Address: 10.244.36.122
root@web-1:/# dig -t A nginx.default.svc.cluster.local @10.96.0.10
; <<>> DiG 9.11.5-P4-5.1+deb10u5-Debian <<>> -t A nginx.default.svc.cluster.local @10.96.0.10
;; global options: +cmd
;; Got answer:
;; WARNING: .local is reserved for Multicast DNS
;; You are currently testing what happens when an mDNS query is leaked to DNS
;; ->>HEADER<<- opcode: QUERY, status: NOERROR, id: 57675
;; flags: qr aa rd; QUERY: 1, ANSWER: 2, AUTHORITY: 0, ADDITIONAL: 1
;; WARNING: recursion requested but not available
;; OPT PSEUDOSECTION:
; EDNS: version: 0, flags:; udp: 4096
; COOKIE: 01450c2da9081da1 (echoed)
;; QUESTION SECTION:
;nginx.default.svc.cluster.local. IN A
;; ANSWER SECTION:
nginx.default.svc.cluster.local. 30 IN A 10.244.36.123
nginx.default.svc.cluster.local. 30 IN A 10.244.36.122
;; Query time: 1 msec
;; SERVER: 10.96.0.10#53(10.96.0.10)
;; WHEN: Sun Jul 11 00:34:04 UTC 2021
;; MSG SIZE rcvd: 166
三、Statefulset管理pod
3.1、實現Pod的擴縮容
方式一：修改配置文件里的replicas，然后kubectl apply
方式二：kubectl edit sts web修改replicas
3.2、實現Pod的版本更新
方式一：修改配置文件里的image，然后kubectl apply
方式二：kubectl edit sts web修改image