StatefulSet

本页面介绍 Kubernetes 的 StatefulSet 对象及其在 Google Kubernetes Engine (GKE) 中的用法。您还可以了解如何部署有状态应用。

概览

StatefulSet 表示一组具有唯一持久身份和稳定主机名的 Pod。无论这些 Pod 调度到何处，GKE 都会对其进行维护。任何指定 StatefulSet Pod 的状态信息和其他弹性数据都存放在与该 StatefulSet 关联的永久性磁盘存储空间中。

StatefulSet 针对 Pod 的身份和排序使用序数索引。 默认情况下，StatefulSet Pod 按顺序部署，并按反向顺序终止。例如，名为 web 的 StatefulSet 有三个 Pod，分别名为 web-0、web-1、web-2。在 web Pod 规范被更改后，系统会按顺序正常停止并重新创建其 Pod。在此示例中，系统会先终止 web-2，然后终止 web-1，依此类推。或者，您也可以指定 podManagementPolicy: Parallel 字段，让 StatefulSet 并行启动或终止其所有 Pod，而不是等待 Pod 变为运行并就绪状态，或者在启动或终止另一个 Pod 之前终止。

StatefulSet 使用 Pod 模板，此模板包含适用于其 Pod 的规范。Pod 规范确定每个 Pod 的外观：应在 Pod 容器内运行的应用、应装载的卷、Pod 标签和选择器等。

使用模式

StatefulSet 旨在用于部署有状态应用和集群化应用，这些应用会将数据保存到永久性存储空间（例如 Compute Engine 永久性磁盘）。StatefulSet 适合部署 Kafka、MySQL、Redis、ZooKeeper 以及其他需要唯一持久身份和稳定主机名的应用。对于无状态应用，请使用 Deployment。

创建 StatefulSet

您可以使用 kubectl apply 创建 StatefulSet。

创建之后，StatefulSet 即会确保所需数量的 Pod 正在运行并且始终可用。StatefulSet 会自动替换失败或从其节点中逐出的 Pod，并自动将新 Pod 与存储资源、资源请求和限制以及在 StatefulSet 的 Pod 规范中定义的其他配置相关联。

以下是 Service 和 StatefulSet 清单文件的示例：

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx
  labels:
    app: nginx
spec:
  ports:
  - port: 80
    name: web
  clusterIP: None
  selector:
    app: nginx
---
apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
  name: web
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx # Label selector that determines which Pods belong to the StatefulSet
                 # Must match spec: template: metadata: labels
  serviceName: "nginx"
  replicas: 3
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx # Pod template's label selector
    spec:
      terminationGracePeriodSeconds: 10
      containers:
      - name: nginx
        image: k8s.gcr.io/nginx-slim:0.8
        ports:
        - containerPort: 80
          name: web
        volumeMounts:
        - name: www
          mountPath: /usr/share/nginx/html
  volumeClaimTemplates:
  - metadata:
      name: www
    spec:
      accessModes: [ "ReadWriteOnce" ]
      resources:
        requests:
          storage: 1Gi

在此示例中：

  • 创建了一个名为 nginx 的 Service 对象，由 metadata: name 字段指示。该 Service 会定位一个名为 nginx 的应用，由 labels: app: nginx 和 selector: app: nginx 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: nginx。
  • Pod 规范 (template: spec) 指示 StatefulSet 的 Pod 运行一个容器 nginx，该容器运行版本为 0.8 的 nginx-slim 映像。容器映像由 Container Registry 托管。
  • Pod 规范使用由 Service 打开的 web 端口。
  • template: spec: volumeMounts 指定一个名为 www 的 mountPath。mountPath 是容器中应装载存储卷的路径。
  • StatefulSet 预配了一个具有 1 GB 预配存储空间的 PersistentVolumeClaim：www。

总而言之，Pod 规范包含以下说明：

  • 将每个 Pod 标记为 app: nginx。
  • 在每个 Pod 中，运行一个名为 nginx 的容器。
  • 运行 0.8 版的 nginx-slim 映像。
  • 让 Pod 使用端口 80。
  • 将数据保存到装载路径。

如需详细了解 StatefulSet 配置，请参阅 StatefulSet API 参考。

更新 StatefulSet

您可以通过更改 StatefulSet Pod 规范（包括 StatefulSet 容器映像和卷）来更新 StatefulSet。您还可以更新对象的资源请求和限制、标签以及注释。如需更新 StatefulSet，您可以使用 kubectl、Kubernetes API 或 Google Cloud Console 中的“GKE 工作负载”菜单。

StatefulSet 使用 spec: updateStrategy 中定义的更新策略来确定更新的处理方式。策略分为 OnDelete 和 RollingUpdate 这两种：

  • 如果更改对象的配置，OnDelete 不会自动删除并重新创建 Pod。您必须手动删除旧 Pod，以使控制器创建更新的 Pod。
  • 如果更改对象的配置，RollingUpdate 会自动删除并重新创建 Pod。新 Pod 必须处于运行并就绪状态，其前身才能被删除。使用此策略时，更改 Pod 规范会自动触发发布操作。这是 StatefulSet 的默认更新策略。

StatefulSet 以反向顺序更新 Pod。您可以运行以下命令来监控更新发布：

kubectl rollout status statefulset statefulset-name

划分滚动更新

您可以划分滚动更新。如果要暂存更新、发布 canary 版或执行分阶段发布，则分区很有用。

如果划分更新，则当您更新 StatefulSet 的 Pod 规范时，系统会更新序号大于或等于分区值的所有 Pod。序号小于分区值的 Pod 不会更新，而且即使 Pod 被删除，也会使用规范的先前版本重新创建。如果分区值大于副本数量，则更新不会传播到 Pod。

后续步骤