StatefulSet如何提供稳定的网络标识和状态

ReplicaSet中的Pod都是无状态,可随意替代的。又因为ReplicaSet中的Pod是根据模板生成的多副本,无法对每个副本都指定单独的PVC。

来看一下StatefulSet如何解决的。

提供稳定的网络标识

StatefulSet创建Pod都有一个从零开始的顺序索引,这会体现在Pod的名称和主机名上,同样也会体现在Pod对应的固定存储上。所以这些名字是可预先知道的,不同于ReplicaSet的随机生成名字。

因为他们的名字都是固定的,而且彼此状态都不同,通常会操作他们其中的一个。如此情况,一般都会创建一个与之对应的headless Service,通过这个Service,每个Pod将拥有独立的DNS记录。

扩容一个StatefulSet会使用下一个顺序索引创建一个新的Pod,缩容会删除索引值最高的。并且缩容任何时候只会操作一个Pod。

如何提供稳定的存储

StatefulSet可以拥有一个或多个PVC模板,这些PVC会在创建Pod前创建出来,绑定到一个Pod实例上。

扩容的时候会创建一个Pod以及若干个PVC,删除的时候只会删除Pod。StatefulSet缩容时不会删除PVC,扩容时会重新挂上。

使用StatefulSet

定义三个PV

定义pv-(a|b|c)

# stateful-pv-list.yaml
apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
name: pv-a
spec:
capacity:
storage: 1Mi
accessModes:
- ReadWriteOnce
persistentVolumeReclaimPolicy: Recycle
hostPath:
path: /tmp/pva
---
apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
# 以下忽略

headless的Service

# stateful-service-headless.yaml
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
name: rwfile
spec:
clusterIP: None
selector:
app: rwfile
ports:
- port: 80

定义StatefulSet

先创建两个Pod副本。使用volumeClaimTemplates定义了PVC模板。

# stateful.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
name: rwfile
spec:
replicas: 2
serviceName: rwfile
selector:
matchLabels:
app: rwfile
template:
metadata:
labels:
app: rwfile
spec:
containers:
- image: registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/orzi/rwfile
name: rwfile
ports:
- containerPort: 8000
volumeMounts:
- name: data
mountPath: /tmp/data
volumeClaimTemplates:
- metadata:
name: data
spec:
resources:
requests:
storage: 1Mi
accessModes:
- ReadWriteOnce

创建三个PV,一个headless的Service,一个StatefulSet

-> [root@kube0.vm] [~] k create -f stateful-pv-list.yaml
persistentvolume/pv-a created
persistentvolume/pv-b created
persistentvolume/pv-c created -> [root@kube0.vm] [~] k create -f stateful-service-headless.yaml
service/rwfile created -> [root@kube0.vm] [~] k create -f stateful.yaml
statefulset.apps/rwfile created

查看

-> [root@kube0.vm] [~] k get all -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATES
pod/rwfile-0 1/1 Running 0 12s 10.244.1.52 kube1.vm <none> <none>
pod/rwfile-1 1/1 Running 0 8s 10.244.2.56 kube2.vm <none> <none> NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE SELECTOR
service/kubernetes ClusterIP 10.96.0.1 <none> 443/TCP 81s <none>
service/rwfile ClusterIP None <none> 80/TCP 23s app=rwfile NAME READY AGE CONTAINERS IMAGES
statefulset.apps/rwfile 2/2 12s rwfile registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/orzi/rwfile

查看PV和PVC,可以看到已经有两个PVC绑定了PV

-> [root@kube0.vm] [~] k get pv,pvc -o wide
NAME CAPACITY ACCESS MODES RECLAIM POLICY STATUS CLAIM STORAGECLASS REASON AGE VOLUMEMODE
persistentvolume/pv-a 1Mi RWO Recycle Bound default/data-rwfile-0 7m20s Filesystem
persistentvolume/pv-b 1Mi RWO Recycle Bound default/data-rwfile-1 7m20s Filesystem
persistentvolume/pv-c 1Mi RWO Recycle Available 7m20s Filesystem NAME STATUS VOLUME CAPACITY ACCESS MODES STORAGECLASS AGE VOLUMEMODE
persistentvolumeclaim/data-rwfile-0 Bound pv-a 1Mi RWO 6m55s Filesystem
persistentvolumeclaim/data-rwfile-1 Bound pv-b 1Mi RWO 6m51s Filesystem

请求Pod

启动代理

-> [root@kube0.vm] [~] k proxy
Starting to serve on 127.0.0.1:8001

发送请求

-> [root@kube0.vm] [~] curl http://localhost:8001/api/v1/namespaces/default/pods/rwfile-0/proxy/ -d "a=123"
data stored in : rwfile-0 -> [root@kube0.vm] [~] curl http://localhost:8001/api/v1/namespaces/default/pods/rwfile-0/proxy/
a=123

删除测试

删除rwfile-0,然后查看,从时间上看确实是被删除重建的。

-> [root@kube0.vm] [~] k delete po rwfile-0
pod "rwfile-0" deleted -> [root@kube0.vm] [~] k get po
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
rwfile-0 1/1 Running 0 7s
rwfile-1 1/1 Running 0 19m

看一下之前存储的数据还在不在

-> [root@kube0.vm] [~] curl http://localhost:8001/api/v1/namespaces/default/pods/rwfile-0/proxy/
a=123

还是在的,此次测试实际上也证明了StatefulSet提供了稳定的网络标识和存储。

发现StatefulSet的伙伴节点

使用DNS解析headless的Service的FQDN。

例子以后再写吧。。

如何处理节点失效

除非确定节点无法运行或者不会在访问,否则不要强制删除有状态的Pod

k delete pod rwfile-0 --force --grace-period 0

小结

  • StatefulSet创建Pod都有一个从零开始的顺序索引
  • 通常会创建一个与StatefulSet对应的headless Service。
  • 扩容一个StatefulSet会使用下一个顺序索引创建一个新的Pod,缩容会删除索引值最高的。
  • 新建StatefulSet需要指定headless ServiceName和volumeClaimTemplates。
  • 使用DNS发现StatefulSet的伙伴节点
  • 强制删除:k delete pod rwfile-0 --force --grace-period 0

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