k8s的StatefulSet（有状态服务）实现
发表于：2024-11-21 作者：热门IT资讯网编辑
编辑最后更新 2024年11月21日，StatefulSet介绍遇到的问题：使用Deployment创建的Pod是无状态的，当挂在Volume之后，如果该Pod挂了，Replication Controller会再run一个来保证可用性，
StatefulSet介绍
遇到的问题：
使用Deployment创建的Pod是无状态的，当挂在Volume之后，如果该Pod挂了，Replication Controller会再run一个来保证可用性，但是由于是无状态的，Pod挂了的时候与之前的Volume的关系就已经断开了，新起来的Pod无法找到之前的Pod。但是对于用户而言，他们对底层的Pod挂了没有感知，但是当Pod挂了之后就无法再使用之前挂载的磁盘了。
StatefulSet: 是一种给Pod提供唯一标志的控制器，它可以保证部署和扩展的顺序。
Pod一致性：包含次序（启动、停止次序）、网络一致性。此一致性与Pod相关，与被调度到哪个node节点无关。
稳定的次序：对于N个副本的StatefulSet，每个Pod都在[0，N)的范围内分配一个数字序号，且是唯一的。
稳定的网络：Pod的hostname模式为(statefulset名称)- (序号)。
稳定的存储：通过VolumeClaimTemplate为每个Pod创建一个PV。删除、减少副本，不会删除相关的卷。
(1) RC、 RS、Deployment、DS。-----> 无状态服务
template(模板):根据模板 创建出来的Pod,它们J的状态都是一模一样的(除了名称，IP, 域名之外)
可以理解为:任何一个Pod, 都可以被删除，然后用新生成的Pod进行替换。
(2) 有状态的服务: 需要记录前一 次或者多次通信中的相关事件，以作为一下通信的分类标准。比如: mysql等数据库服务。(Pod的名称，不能随意变化。数据持久化的目录也是不一样，每一个Pod都有自己独有的数据持久化存储目录。)
mysql:主从关系。
如果把之前无状态的服务比喻为牛、羊等牲畜，因为，这些到一定时候就可以"送出"。那么，有状态就比喻为:宠物，而宠物不像牲畜一样到达一定时候"送出"，人们往往会照顾宠物的一生。
(3) 每一个Pod---->对应一个PVC---->每一个PVC对应一个PV。
storageclass:自动创建PV
需要解决:自动创建PVC。
实现原理
与 ReplicaSet 和 Deployment 资源一样，StatefulSet 也使用控制器的方式实现，它主要由 StatefulSetController、StatefulSetControl 和 StatefulPodControl 三个组件协作来完成 StatefulSet 的管理，StatefulSetController 会同时从 PodInformer 和 ReplicaSetInformer 中接受增删改事件并将事件推送到队列中：
控制器 StatefulSetController 会在 Run 方法中启动多个 Goroutine 协程，这些协程会从队列中获取待处理的 StatefulSet 资源进行同步，接下来我们会先介绍 Kubernetes 同步 StatefulSet 的过程。
1，例子
（1）创建一个statefulset的yaml文件
[root@master yaml]# vim statefulset.yamlapiVersion: v1kind: Servicemetadata: name: headless-svc labels: app: headless-svcspec: ports: - port: 80 selector: app: headless-pod clusterIP: None #没有同一的ip---apiVersion: apps/v1kind: StatefulSetmetadata: name: statefulset-testspec: serviceName: headless-svc replicas: 3 selector: matchLabels: app: headless-pod template: metadata: labels: app: headless-pod spec: containers: - name: myhttpd image: httpd ports: - containerPort: 80Deployment : Deploy+RS+随机字符串(Pod的名称。)没有顺序的，可
以没随意替代的。
1、headless-svc :无头服务。因为没有IP地址，所以它不具备负载均衡的功能了。因为statefulset要求Pod的名称是有顺序的，每一个Pod都不能被随意取代，也就是即使Pod重建之后，名称依然不变。为后端的每一个Pod去命名。
2、statefulSet:定义具体的应用
3、volumeClaimT emplates:自动创建PVC，为后端的Pod提供专有的存储。
执行一下
[root@master yaml]# kubectl apply -f statefulset.yaml 查看一下
[root@master yaml]# kubectl get svc[root@master yaml]# kubectl get pod//可看到这些pod是有顺序的
一、创建StorageClass资源对象。
1、基于NFS服务，创建NFS服务。
下载nfs所需安装包
[root@node02 ~]# yum -y install nfs-utils rpcbind创建共享目录
[root@master ~]# mkdir /nfsdata创建共享目录的权限
[root@master ~]# vim /etc/exports/nfsdata *(rw,sync,no_root_squash)开启nfs和rpcbind
[root@master ~]# systemctl start nfs-server.service [root@master ~]# systemctl start rpcbind测试一下
[root@master ~]# showmount -e2、创建rbac权限。
[root@master yaml]# vim rbac-rolebind.yaml apiVersion: v1kind: ServiceAccountmetadata: name: nfs-provisioner---apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1kind: ClusterRolemetadata: name: nfs-provisioner-runnerrules: - apiGroups: [""] resources: ["persistentvolumes"] verbs: ["get", "list", "watch", "create", "delete"] - apiGroups: [""] resources: ["persistentvolumeclaims"] verbs: ["get", "list", "watch", "update"] - apiGroups: ["storage.k8s.io"] resources: ["storageclasses"] verbs: ["get", "list", "watch"] - apiGroups: [""] resources: ["events"] verbs: ["watch", "create", "update", "patch"] - apiGroups: [""]apiVersion: v1kind: ServiceAccountmetadata: name: nfs-provisioner---apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1kind: ClusterRolemetadata: name: nfs-provisioner-runnerrules: - apiGroups: [""] resources: ["persistentvolumes"] verbs: ["get", "list", "watch", "create", "delete"] - apiGroups: [""] resources: ["persistentvolumeclaims"] verbs: ["get", "list", "watch", "update"] - apiGroups: ["storage.k8s.io"] resources: ["storageclasses"] verbs: ["get", "list", "watch"] - apiGroups: [""] resources: ["events"] verbs: ["watch", "create", "update", "patch"] - apiGroups: [""] resources: ["services", "endpoints"] verbs: ["get","create","list", "watch","update"] - apiGroups: ["extensions"] resources: ["podsecuritypolicies"] resourceNames: ["nfs-provisioner"] verbs: ["use"]---kind: ClusterRoleBindingapiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1metadata: name: run-nfs-provisionersubjects: - kind: ServiceAccount name: nfs-provisioner namespace: default #必写字段roleRef: kind: ClusterRole name: nfs-provisioner-runner apiGroup: rbac.authorization.k8s.io执行一下
[root@master yaml]# kubectl apply -f rbac-rolebind.yaml 3、创建Deployment资源对象，用Pod代替 真正的NFS服务。
[root@master yaml]# vim nfs-deployment.yaml apiVersion: extensions/v1beta1kind: Deploymentmetadata: name: nfs-client-provisionerspec: replicas: 1 strategy: type: Recreate template: metadata: labels: app: nfs-client-provisioner spec: serviceAccount: nfs-provisioner containers: - name: nfs-client-provisioner image: registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/open-ali/nfs-client-provisioner volumeMounts: - name: nfs-client-root mountPath: /persistentvolumes env: - name: PROVISIONER_NAME value: bdqn - name: NFS_SERVER value: 192.168.1.21 - name: NFS_PATH value: /nfsdata volumes: - name: nfs-client-root nfs: server: 192.168.1.21 path: /nfsdata执行一下
[root@master yaml]# kubectl apply -f nfs-deployment.yaml 查看一下
[root@master yaml]# kubectl get pod4、创建storageclass的yaml文件
[root@master yaml]# vim test-storageclass.yaml apiVersion: storage.k8s.io/v1kind: StorageClassmetadata: name: stateful-nfsprovisioner: bdqn #通过provisioner字段关联到上述DeployreclaimPolicy: Retain执行一下
[root@master yaml]# kubectl apply -f test-storageclass.yaml查看一下
[root@master yaml]# kubectl get sc二，解决自动创建pvc
1、创建statefulset的yaml文件
[root@master yaml]# vim statefulset.yaml apiVersion: v1kind: Servicemetadata: name: headless-svc labels: app: headless-svcspec: ports: - port: 80 name: myweb selector: app: headless-pod clusterIP: None---apiVersion: apps/v1kind: StatefulSetmetadata: name: statefulset-testspec: serviceName: headless-svc replicas: 3 selector: matchLabels: app: headless-pod template: metadata: labels: app: headless-pod spec: containers: - image: httpd name: myhttpd ports: - containerPort: 80 name: httpd volumeMounts: - mountPath: /mnt name: test volumeClaimTemplates: #> 自动创建PVC，为后端的Pod提供专有的存储。** - metadata: name: test annotations: #这是指定storageclass volume.beta.kubernetes.io/storage-class: stateful-nfs spec: accessModes: - ReadWriteOnce resources: requests: storage: 100Mi在此示例中：
- 创建了一个名为
headless-svc的 Service 对象，由metadata: name字段指示。该 Service 会定位一个名为headless-svc的应用，由labels: app: headless-svc和selector: app: headless-pod指示。该 Service 会公开端口 80 并将其命名为web。而且该 Service 会控制网域并将互联网流量路由到 StatefulSet 部署的容器化应用。 - 使用三个副本 Pod (
replicas: 3) 创建了一个名为web的 StatefulSet。 - Pod 模板 (
spec: template) 指示其 Pod 标记为app: headless-pod。 - Pod 规范 (
template: spec) 指示 StatefulSet 的 Pod 运行一个容器myhttpd，该容器运行版本为httpd映像。容器映像由 Container Registry 管理。 - Pod 规范使用由 Service 打开的
web端口。 template: spec: volumeMounts指定一个名为test的mountPath。mountPath是容器中应装载存储卷的路径。- StatefulSet 预配了一个具有 100mb 预配存储空间的 PersistentVolumeClaim：
test。
执行一下
[root@master yaml]# kubectl apply -f statefulset.yaml查看一下
[root@master yaml]# kubectl get pod如果第一个pod出现了问题，后面的pod就不会生成。
[root@master yaml]# kubectl get statefulsets2、 验证一下数据存储
容器中创建文件
[root@master yaml]# kubectl exec -it statefulset-test-0 /bin/sh# cd /mnt# touch testfile# exit宿主机查看一下
[root@master yaml]# ls /nfsdata/default-test-statefulset-test-0-pvc-bf1ae1d0-f496-4d69-b33b-39e8aa0a6e8d/testfile三、小实验
以自己的名称创建一个名称空间，以下所有资源都运行在此空间中。用statefuset资源运行一个httpd web服务，要求3个Pod，但是每个Pod的主界面内容不一样，并且都要做专有的数据持久化，尝试删除其中一个Pod，查看新生成的Pod，总结对比与之前Deployment资源控制器控制的Pod有什么不同之处？
（一）创建StorageClass资源对象。
注意：nfs服务要开启
1、创建namespace的yaml文件
[root@master yaml]# vim namespace.yaml kind: NamespaceapiVersion: v1metadata: name: xgp-lll #namespave的名称执行一下
[root@master yaml]# kubectl apply -f namespace.yaml 查看一下
[root@master yaml]# kubectl get namespaces 2. 创建rbac权限。
[root@master yaml]# vim rbac-rolebind.yamlapiVersion: v1kind: ServiceAccountmetadata: name: nfs-provisioner namespace: xgp-lll---apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1kind: ClusterRolemetadata: name: nfs-provisioner-runner namespace: xgp-lllrules: - apiGroups: [""] resources: ["persistentvolumes"] verbs: ["get", "list", "watch", "create", "delete"] - apiGroups: [""] resources: ["persistentvolumeclaims"] verbs: ["get", "list", "watch", "update"] - apiGroups: ["storage.k8s.io"] resources: ["storageclasses"] verbs: ["get", "list", "watch"] - apiGroups: [""] resources: ["events"] verbs: ["watch", "create", "update", "patch"] - apiGroups: [""] resources: ["services", "endpoints"] verbs: ["get","create","list", "watch","update"] - apiGroups: ["extensions"] resources: ["podsecuritypolicies"] resourceNames: ["nfs-provisioner"] verbs: ["use"]---kind: ClusterRoleBindingapiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1metadata: name: run-nfs-provisionersubjects: - kind: ServiceAccount name: nfs-provisioner namespace: xgp-lllroleRef: kind: ClusterRole name: nfs-provisioner-runner apiGroup: rbac.authorization.k8s.io执行一下
[root@master yaml]# kubectl apply -f rbac-rolebind.yaml3、创建Deployment资源对象，用Pod代替 真正的NFS服务。
[root@master yaml]# vim nfs-deployment.yaml apiVersion: extensions/v1beta1kind: Deploymentmetadata: name: nfs-client-provisioner namespace: xgp-lllspec: replicas: 1 strategy: type: Recreate template: metadata: labels: app: nfs-client-provisioner spec: serviceAccount: nfs-provisioner containers: - name: nfs-client-provisioner image: registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/open-ali/nfs-client-provisioner volumeMounts: - name: nfs-client-root mountPath: /persistentvolumes env: - name: PROVISIONER_NAME value: xgp - name: NFS_SERVER value: 192.168.1.21 - name: NFS_PATH value: /nfsdata volumes: - name: nfs-client-root nfs: server: 192.168.1.21 path: /nfsdata执行一下
[root@master yaml]# kubectl apply -f nfs-deployment.yaml 查看一下
[root@master yaml]# kubectl get pod -n xgp-lll 4、创建storageclass的yaml文件
[root@master yaml]# vim test-storageclass.yaml apiVersion: storage.k8s.io/v1kind: StorageClassmetadata: name: stateful-nfs namespace: xgp-lllprovisioner: xgp #通过provisioner字段关联到上述DeployreclaimPolicy: Retain执行一下
[root@master yaml]# kubectl apply -f test-storageclass.yaml查看一下
[root@master yaml]# kubectl get sc -n xgp-lll（二）解决自动创建pvc
1、创建statefulset的yaml文件
apiVersion: v1kind: Servicemetadata: name: headless-svc namespace: xgp-lll labels: app: headless-svcspec: ports: - port: 80 name: myweb selector: app: headless-podapiVersion: apps/v1kind: StatefulSetmetadata: name: statefulset-test namespace: xgp-lllspec: serviceName: headless-svc replicas: 3 selector: matchLabels: app: headless-pod template: metadata: labels: app: headless-pod spec: containers: - image: httpd name: myhttpd ports: - containerPort: 80 name: httpd volumeMounts: - mountPath: /usr/local/apache2/htdocs name: test volumeClaimTemplates: #> 自动创建PVC，为后端的Pod提供专有的>存储。** - metadata: name: test annotations: #这是指定storageclass volume.beta.kubernetes.io/storage-class: stateful-nfs spec: accessModes: - ReadWriteOnce resources: requests: storage: 100Mi执行一下
[root@master yaml]# kubectl apply -f statefulset.yaml查看一下
[root@master yaml]# kubectl get pod -n xgp-lll 2、 验证一下数据存储
容器中创建文件
第一个[root@master yaml]# kubectl exec -it -n xgp-lll statefulset-test-0 /bin/bash root@statefulset-test-0:/usr/local/apache2# echo 123 > /usr/local/apache2/htdocs/index.html第二个[root@master yaml]# kubectl exec -it -n xgp-lll statefulset-test-1 /bin/bash root@statefulset-test-2:/usr/local/apache2# echo 456 > /usr/local/apache2/htdocs/index.html第三个[root@master yaml]# kubectl exec -it -n xgp-lll statefulset-test-2 /bin/bash root@statefulset-test-1:/usr/local/apache2# echo 789 > /usr/local/apache2/htdocs/index.html宿主机查看一下
第一个[root@master yaml]# cat /nfsdata/xgp-lll-test-statefulset-test-0-pvc-ccaa02df-4721-4453-a6ec-4f2c928221d7/index.html 123第二个[root@master yaml]# cat /nfsdata/xgp-lll-test-statefulset-test-1-pvc-88e60a58-97ea-4986-91d5-a3a6e907deac/index.html 456第三个[root@master yaml]# cat /nfsdata/xgp-lll-test-statefulset-test-2-pvc-4eb2bbe2-63d2-431a-ba3e-b7b8d7e068d3/index.html 789