入門 | K8S服務之StatefulSets

StatefulSets在v1.5時仍是個beta特性，它取代了v1.4的PetSets特性。PetSets的用戶能夠參考v1.5的升級指導，將正在運行的PeetSets升級到StatefulSets。 

StatefulSet是一個給Pod提供惟一標誌的控制器，它能夠保證部署和擴展的順序。

使用StatefulSet

當應用有如下任意要求時，StatefulSet的價值就體現出來了。 

　　　● 穩定的、惟一的網絡標識。 
　　　● 穩定的、持久化的存儲。 
　　　● 有序的、優雅的部署和擴展。 
　　　● 有序的、優雅的刪除和中止。 

上面提到的點中，在Pod調度時，穩定性和持久化是同一個意思。若是一個應用不須要任何穩定的標識或順序的部署、刪除和擴展，那麼你應該使用提供無狀態備份的控制器來部署你的應用。諸如Deployment或者ReplicaSet可能更適合你的無狀態服務需求。

限制

　　　● StatefulSet仍是beta版本，Kubernetes v1.5以前不可用。 
　　　● 和全部的alpha/beta資源同樣，能夠將–runtime-config選項傳遞給apiserver，來禁止StatefulSet。 
　　　● 給定Pod的存儲必須是：基於請求存儲等級（Storage Class）的PersistentVolume Provisioner，或者是由管理員預先配置。 
　　　● 刪除和（或）減小StatefulSet副本，不會刪除StatefulSet相關的卷。這樣作是爲了保證數據安全，比自動的清除StatefulSet相關資源更有價值。 
　　　● 當前StatefulSet須要Headless服務來負責Pod的網絡一致性。你須要建立該服務。 
　　　● 當前，更新已經存在的StatefulSet須要手動執行。

組件

下面的示例演示了StatefulSet的組件。 

　　　● 一個Headless服務，名爲nginx，用來控制網絡域。 
　　　● StatefulSet，名爲web，在同一個Pod中起3個nginx容器的副本。 
　　　● volumeClaimTemplates使用PV供應商的PV來提供穩定的存儲。

---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: anything
    spec:
      accessModes: [ "ReadWriteOnce" ]
      resources:
        requests:
          storage: 1Gi

Pod一致性

StatefulSet Pod有着惟一的一致性，該一致性包含次序（啓動和中止次序）、穩定的網絡一致性，和穩定的網絡。該一致性和Pod緊密相關，不管Pod被調度到哪一個node節點上。

次序索引

對於有N個副本的StatefulSet，StatefulSet的每一個Pod都被分配了一個數字序號，序號在[0，N)的範圍內，而且在Set中是惟一的。

穩定的網絡ID

StatefulSet中每一個Pod都從StatefulSet的名稱和Pod的序號派生其主機名。組成的hostname的模式爲$(statefulset名稱)-$(序號)。上面的例子會建立名爲web-0，web-1，web-2。StatefulSet能夠以使用Headless服務來控制Pod的域，這個域使用的格式爲：$(service name).$(namespace).svc.cluster.local，其中，「cluster.local」指的是集羣域。Pod被建立後，每一個Pod都會獲得一個匹配的DNS子域，格式爲$(podname).$(governing service domain)，其中的「governing service」是在StatefulSet中經過serviceName字段來定義的。 

這裏有幾個示例，能夠展現StatefulSet的Pod的DNS組成。

 Cluster DomainService (ns/name)StatefulSet (ns/name)StatefulSet DomainPod DNSPod Hostnamecluster.localdefault/nginxdefault/webnginx.default.svc.cluster.localweb-{0..N-1}.nginx.default.svc.cluster.localweb-{0..N-1}cluster.localfoo/nginxfoo/webnginx.foo.svc.cluster.localweb-{0..N-1}.nginx.foo.svc.cluster.localweb-{0..N-1}kube.localfoo/nginxfoo/webnginx.foo.svc.kube.localweb-{0..N-1}.nginx.foo.svc.kube.localweb-{0..N-1}　　注意：除非另外的配置，集羣域就會被設置爲cluster.local

穩定的存儲

Kubernetes爲每一個VolumeClaimTemplate建立一個PV。在上面的nginx例子中，每一個Pod會獲得一個PV，該PV的存儲等級(storagee class)爲anything，大小爲1Gb。當Pod被調度到其餘node節點上時，volumeMounts會從新映射對應的PVC。注意，當Pod或者StatefulSet被刪除時，對應的PV和PVC不會被刪除，這個刪除操做必須手動來執行。

部署和擴展

　　　● 對於擁有N個拷貝的StatefulSet，當部署Pod時，它們會被順序地建立（從0到N-1）。 
　　　● 當Pod被刪除時，它們被終止的順序是從N-1到0。 
　　　● 當對Pod執行擴展操做時，它前面的Pod必須都處於Running和Ready狀態。 
　　　● 當Pod被終止時，它全部的successors都必須被徹底地關閉。 

不該該將StatefulSet的pod.Spec.TerminationGracePeriodSeconds值設置爲0，由於該操做不安全，強烈不建議使用。若須要更深層次的解釋，請參考強制刪除StatefulSet Pod。 

當建立了上面的nginx示例後，會按順序部署三個Pod，名字依次爲web-0、web-1和web-2。web–1在web-0變爲Running and Ready以後纔會再部署，同理，web-2也會等web-1變爲Running and Ready狀態後才部署。若是在web-1變爲Running and Ready以後，但web-2尚未啓動以前，此時web-0運行失敗了，那麼直到web-0再次成功啓動並變爲Running and Ready以前，web-2都不會啓動。 

若是用戶但願改變上面例子中Pod的個數，好比修改replicas=1，那麼web-2首先被終止。直到web-2徹底被關閉和刪除後，web-1纔會被終止。若是在web-2被終止和徹底關閉後，但web-1尚未被終止以前，此時web-0運行出錯了，那麼直到web-0再次變爲Running and Ready狀態以後，web-1纔會被終止。