Kubernetes StatefulSet 详解

最新推荐文章于 2025-06-24 17:03:01 发布

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分类专栏： kubernetes 文章标签： k8s statefulset

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/ccy19910925/article/details/87374675

StatefulSet 作为 Controller 为 Pod 提供唯一的标识。它可以保证部署和 scale 的顺序。

使用案例参考：kubernetes contrib - statefulsets，其中包含zookeeper和kakfa的statefulset设置和使用说明。

StatefulSet是为了解决有状态服务的问题（对应Deployments和ReplicaSets是为无状态服务而设计），其应用场景包括：

稳定的持久化存储，即Pod重新调度后还是能访问到相同的持久化数据，基于PVC来实现
稳定的网络标志，即Pod重新调度后其PodName和HostName不变，基于Headless Service（即没有Cluster IP的Service）来实现
有序部署，有序扩展，即Pod是有顺序的，在部署或者扩展的时候要依据定义的顺序依次依次进行（即从0到N-1，在下一个Pod运行之前所有之前的Pod必须都是Running和Ready状态），基于init containers来实现
有序收缩，有序删除（即从N-1到0）

从上面的应用场景可以发现，StatefulSet由以下几个部分组成：

用于定义网络标志（DNS domain）的Headless Service
用于创建PersistentVolumes的volumeClaimTemplates
定义具体应用的StatefulSet

StatefulSet中每个Pod的DNS格式为statefulSetName-{0..N-1}.serviceName.namespace.svc.cluster.local，其中

serviceName为Headless Service的名字
0..N-1为Pod所在的序号，从0开始到N-1
statefulSetName为StatefulSet的名字
namespace为服务所在的namespace，Headless Servic和StatefulSet必须在相同的namespace
.cluster.local为Cluster Domain

使用 StatefulSet

StatefulSet 适用于有以下某个或多个需求的应用：

稳定，唯一的网络标志。
稳定，持久化存储。
有序，优雅地部署和 scale。
有序，优雅地删除和终止。
有序，自动的滚动升级。

在上文中，稳定是 Pod （重新）调度中持久性的代名词。如果应用程序不需要任何稳定的标识符、有序部署、删除和 scale，则应该使用提供一组无状态副本的 controller 来部署应用程序，例如 Deployment 或 ReplicaSet 可能更适合您的无状态需求。

限制

StatefulSet 是 beta 资源，Kubernetes 1.5 以前版本不支持。
对于所有的 alpha/beta 的资源，您都可以通过在 apiserver 中设置 --runtime-config 选项来禁用。
给定 Pod 的存储必须由 PersistentVolume Provisioner 根据请求的 storage class 进行配置，或由管理员预先配置。
删除或 scale StatefulSet 将不会删除与 StatefulSet 相关联的 volume。这样做是为了确保数据安全性，这通常比自动清除所有相关 StatefulSet 资源更有价值。
StatefulSets 目前要求 Headless Service 负责 Pod 的网络身份。您有责任创建此服务。

组件

下面的示例中描述了 StatefulSet 中的组件。

一个名为 nginx 的 headless service，用于控制网络域。
一个名为 web 的 StatefulSet，它的 Spec 中指定在有 3 个运行 nginx 容器的 Pod。
volumeClaimTemplates 使用 PersistentVolume Provisioner 提供的 PersistentVolumes 作为稳定存储。

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx
  labels:
    app: nginx
spec:
  ports:
  - port: 80
    name: web
  clusterIP: None
  selector:
    app: nginx
---
apiVersion: apps/v1beta1
kind: StatefulSet
metadata:
  name: web
spec:
  serviceName: "nginx"
  replicas: 3
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      terminationGracePeriodSeconds: 10
      containers:
      - name: nginx
        image: gcr.io/google_containers/nginx-slim:0.8
        ports:
        - containerPort: 80
          name: web
        volumeMounts:
        - name: www
          mountPath: /usr/share/nginx/html
  volumeClaimTemplates:
  - metadata:
      name: www
      annotations:
        volume.beta.kubernetes.io/storage-class: anyth