【K8S】Kubernetes 中有状态的资源对象——StatefulSet

一、StatefulSet 资源对象需求背景

现在基本上很多服务中的应用都是有状态的，比如MySQL数据库、Redis等，因为其中的数据在不断地变化，所以这些应用每个时刻都处于一个不同的状态。或者一个系统中存在多个不同的应用，这些应用存在一定的依赖关系。例如一个博客服务，该服务中包含了Redis缓存和MySQL数据库，我们在启动时需要先启动 MySQL数据库，Redis缓存，再去启动博客应用。Kubernetes 未这种存在状态的应用专门设计了一种资源对象，就是 StatefulSet。

二、在 Yaml 文件中定义 StatefulSet 资源对象

StatefulSet 资源对象类似于 Deployment 资源对象，都是包含多个 Pod 副本，但是 Deployment 资源对象的 Pod 副本Pod 名称不固定，而且启动顺序也是随机的，但是 StatefulSet 资源对象Pod 副本的名称是固定的，且启动关系也是确定的。

2.1 StatefulSet 资源对象状态

• StatefulSet 资源对象的Pod 副本名一般取值为节点名 + 序号（序号从0开始，最大值未Pod副本数目-1）。StatefulSet 资源对象的Pod副本的启动先后顺序依赖于这个Pod副本的序号。
• StatefulSet 资源对象的访问需要额外的创建对应的 Service 资源对象，该Service 资源对象的名称要与 StatefulSet 资源对象中定义的 ServiceName 一致。

2.2 StatefulSet 资源对象定义

StatefulSet 资源对象的简称是sts。下面是 StatefulSet 资源对象与其对应的 Service 资源对象在 Yaml 文件中定义的内容示例：

apiVersion: apps/v1		# API 资源对象的版本
kind: StatefulSet		# API 资源对象的类型
metadata:
  name: test-sts		# # API 资源对象名

spec:
  serviceName: test-svc
  volumeClaimTemplates: 		# 在StatefulSet 资源对象中直接定义对应的PVC
  - metadata:
      name: test-redis-pvc		# 定义了该 PVC 的名称
    spec:
      storageClassName: nfs-client		# 明确PVC与PV绑定的StorageClass
      accessModes:		# 定义需要的存储设备的权限
        - ReadWriteMany
      resources:		# 定义需要的存储容量大小
        requests:
          storage: 60Mi

  replicas: 2		# 明确 statefulSet 资源对象对应的 pod 副本数
  selector:		# 定义statefulSet 标签选择器
    matchLabels:
      app: test-sts

  template:
    metadata:		# statefulSet资源对象下Pod 副本中的标签
      labels:
        app: test-sts
    spec:
      containers:
      - image: redis:5-alpine
        name: redis
        ports:
        - containerPort: 6379

        volumeMounts:
        - name: test-redis-pvc
          mountPath: /redis-data
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: test-svc

spec:
  selector:
    app: test-sts
  ports:
  - port: 6379
    protocol: TCP
    targetPort: 6379

2.3 StatefulSet 资源对象

与我们之前讨论的 Deployment 资源对象相比，StatefulSet 资源对象的定义主要有2处独特之处，一个是serviceName，一个是volumeClaimTemplates。

• serviceName: 该字段规定了使用 DNS 访问Pod时，Pod所属的子域。形式如：$(pod 名称).$(serviceName)
• volumeClaimTemplates: StatefulSet 资源对象内置的专门用于定义 PVC 的字段；

因为 StatefulSet 资源对象是有状态的，不存在 Pod 漂移的情况，因此可以通过域名 \$(pod 名称).\$(serviceName) 被稳定的访问。

三、StatefulSet 资源对象的使用

利用上面的Yaml 文件，我们通过如下命令直接创建 StatefulSet 和 Service 资源对象：

kubectl apply -f test-svc-sts.yaml

通过如下命令可查看 statefulSet 资源对象和 service 资源对象的状态，同时使用hostname 命令查看短格式节点名与Pod名称的关系：

# 查看节点名短格式
hostname
# 查看StatefulSet资源对象状态
kubectl get sts
# 查看Service资源对象状态
kubectl get svc
# 查看资源对象test-sts详细信息
kubectl describe test-sts
# 查看资源对象test-svc详细信息
kubectl describe test-svc