Deployment di un'applicazione stateful

Autopilot Standard

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Questa pagina spiega come eseguire il deployment di un'applicazione stateful utilizzando Google Kubernetes Engine (GKE).

Panoramica

Le applicazioni stateful salvano i dati nello spazio di archiviazione su disco permanente per consentirne l'utilizzo da parte del server, dei client e di altre applicazioni. Un esempio di applicazione stateful è un database o un archivio chiave-valore in cui i dati vengono salvati e recuperati da altre applicazioni.

È possibile eseguire il provisioning dinamico dell'archiviazione permanente, in modo che i volumi sottostanti vengano creati on demand. In Kubernetes, il provisioning dinamico viene configurato creando un oggetto StorageClass. In GKE, un oggetto StorageClass predefinito consente di eseguire dinamicamente il provisioning dei dischi permanenti di Compute Engine.

Kubernetes utilizza il controller StatefulSet per eseguire il deployment delle applicazioni stateful come oggetti StatefulSet. I pod negli StatefulSet non sono intercambiabili: ogni pod ha un identificatore univoco che viene gestito indipendentemente da dove è stato pianificato.

Le applicazioni stateful sono diverse dalle applicazioni stateless, in cui i dati del client non vengono salvati sul server tra una sessione e l'altra.

Scopri di più sull'archiviazione permanente in cluster multi-zona e a livello di regione.

Prima di iniziare

Prima di iniziare, assicurati di aver eseguito le seguenti attività:

• Abilita l'API Google Kubernetes Engine.
Abilita l'API Google Kubernetes Engine
• Se vuoi utilizzare Google Cloud CLI per questa attività, installa e initialize gcloud CLI. Se hai già installato gcloud CLI, scarica la versione più recente eseguendo gcloud components update.
  Nota: per le installazioni esistenti dell'interfaccia a riga di comando gcloud, assicurati di impostare le proprietà compute/region e compute/zone. Impostando le località predefinite, puoi evitare errori nellgcloud CLI come segue: One of [--zone, --region] must be supplied: Please specify location.

• Assicurati che la tua applicazione containerizzata sia archiviata in un registro di immagini, ad esempio Artifact Registry.

Puoi seguire la quickstart per abilitare l'API GKE, creare un cluster e scoprire di più su GKE.

Richiesta di archiviazione permanente in uno StatefulSet

Le applicazioni possono richiedere spazio di archiviazione permanente con PersistentVolumeClaim.

In genere, è necessario creare oggetti PersistentVolumeClaim oltre a creare il pod. Tuttavia, gli oggetti StatefulSet includono un array volumeClaimTemplates, che genera automaticamente gli oggetti PersistentVolumeClaim. Ogni replica StatefulSet riceve il proprio oggetto PersistentVolumeClaim.

Puoi anche utilizzare un disco preesistente in uno StatefulSet.

Creazione di uno StatefulSet

Per creare una risorsa StatefulSet, utilizza il comando kubectl apply.

Il comando kubectl apply utilizza i file manifest per creare, aggiornare ed eliminare le risorse nel cluster. Questo è un metodo dichiarativo per la configurazione degli oggetti. Questo metodo conserva le scritture apportate agli oggetti attivi senza unire le modifiche ai file di configurazione degli oggetti.

Linux

Il seguente file manifest è un semplice esempio di uno StatefulSet regolato da un servizio creato separatamente:

apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
  name: STATEFULSET_NAME
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: APP_NAME
  serviceName: "SERVICE_NAME"
  replicas: 3
  updateStrategy:
    type: RollingUpdate
  template:
    metadata:
      labels:
        app: APP_NAME
    spec:
      containers:
      - name: CONTAINER_NAME
        image: ...
        ports:
        - containerPort: 80
          name: PORT_NAME
        volumeMounts:
        - name: PVC_NAME
          mountPath: ...
  volumeClaimTemplates:
  - metadata:
      name: PVC_NAME
      annotations:
        ...
    spec:
      accessModes: [ "ReadWriteOnce" ]
      resources:
        requests:
          storage: 1Gi

Sostituisci quanto segue:

• STATEFULSET_NAME: il nome dello StatefulSet.
• SERVICE_NAME: il nome del Servizio.
• APP_NAME: il nome dell'applicazione eseguita nei pod.
• CONTAINER_NAME: il nome dei container nei pod.
• PORT_NAME: il nome della porta aperta dallo StatefulSet.
• PVC_NAME: il nome dell'oggetto PersistentVolumeClaim.

In questo file, il campo kind specifica che è necessario creare un oggetto StatefulSet con le specifiche definite nel file. In questo esempio, lo StatefulSet produce tre pod replicati e apre la porta 80 per l'esposizione dello StatefulSet a internet.

Windows

Quando utilizzi cluster con pool di nodi Windows Server, è necessario creare un oggetto StorageClass poiché l'oggetto StorageClass predefinito utilizza ext4 come tipo di file system, che funziona solo per i container Linux. Se utilizzi un disco permanente Compute Engine, devi utilizzare NTFS come tipo di archiviazione dei file, come mostrato nell'esempio seguente:

apiVersion: storage.k8s.io/v1
kind: StorageClass
metadata:
  name: STORAGECLASS_NAME
parameters:
  type: pd-standard
  fstype: NTFS
provisioner: kubernetes.io/gce-pd
reclaimPolicy: Delete
volumeBindingMode: WaitForFirstConsumer

Il seguente manifest StatefulSet utilizza il valore StorageClass definito in precedenza. Crea quattro coppie PersistentVolume e PersistentVolumeClaim per rappresentare quattro dischi permanenti di Compute Engine. Ogni pod nello StatefulSet consuma un disco permanente.

Per assicurarti che i pod vengano pianificati correttamente sui nodi Windows Server, devi aggiungere un selettore di nodi alla specifica del pod.

apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
  name: STATEFULSET_NAME
spec:
  replicas: 4
  selector:
    matchLabels:
      app: APP_NAME
  template:
    metadata:
      labels:
        app: APP_NAME
      name: CONTAINER_NAME
    spec:
      nodeSelector:
        kubernetes.io/os: windows
      containers:
      - name: CONTAINER_NAME
        image: ...
        ports:
        - containerPort: 80
          name: PORT_NAME
        volumeMounts:
        - name: PVC_NAME
          mountPath: C:\mnt\state
  volumeClaimTemplates:
  - metadata:
      name: PVC_NAME
    spec:
      storageClassName: STORAGECLASS_NAME
      accessModes: [ "ReadWriteOnce" ]
      resources:
        requests:
          storage: 1Gi

Sostituisci quanto segue:

• APP_NAME: il nome dell'applicazione eseguita nei pod.
• STATEFULSET_NAME: il nome dello StatefulSet.
• CONTAINER_NAME: il nome dei container nei pod.
• PORT_NAME: il nome della porta aperta dallo StatefulSet.
• PVC_NAME: il nome dell'oggetto PersistentVolumeClaim.
• STORAGECLASS_NAME: il nome dell'oggetto StorageClass.

Per creare una risorsa StatefulSet, esegui il comando seguente sostituendo STATEFULSET_FILE con il nome del file manifest:

kubectl apply -f STATEFULSET_FILE

Puoi inoltre utilizzare kubectl apply -f DIRECTORY/ per creare tutti gli oggetti (tranne quelli esistenti) definiti nei file di configurazione archiviati in una directory.

Nota: kubectl apply non riesce se non hai un cluster attivo.

Ispezione di un oggetto StatefulSet

kubectl

Per ispezionare lo StatefulSet, esegui questo comando:

kubectl get statefulset STATEFULSET_NAME -o yaml

Questo comando visualizza la configurazione attiva della risorsa StatefulSet in formato YAML.

Per elencare i pod creati dallo StatefulSet, esegui questo comando:

kubectl get pods -l app=APP_NAME

In questo comando, il flag -l indica a kubectl di ottenere tutti i pod etichettati per APP_NAME.

L'output è simile al seguente:

NAME                                READY     STATUS    RESTARTS   AGE
pod-name                            1/1       Running   0          1m
pod-name                            1/1       Running   0          1m

Per ottenere informazioni dettagliate sullo StatefulSet, esegui questo comando:

kubectl describe statefulset STATEFULSET_NAME

Per ottenere informazioni su un pod specifico, esegui questo comando:

kubectl describe pod POD_NAME

Per elencare gli oggetti PersistentVolumeClaim creati, esegui questo comando:

kubectl get pvc

L'output è simile al seguente:

NAME                            STATUS    VOLUME                                     CAPACITY   ACCESS MODES   STORAGECLASS    AGE
STATEFULSET_NAME-PVC_NAME-0     Bound     pvc-bdff4e1e-183e-11e8-bf6d-42010a800002   1G         RWO            standard        9s
STATEFULSET_NAME-PVC_NAME-1     Bound     pvc-bdff4e1e-183e-11e8-bf6d-42010a800003   1G         RWO            standard        9s
STATEFULSET_NAME-PVC_NAME-2     Bound     pvc-bdff4e1e-183e-11e8-bf6d-42010a800004   1G         RWO            standard        9s

Per ottenere informazioni su un PersistentVolumeClaim specifico, esegui questo comando:

kubectl describe pvc STATEFULSET_NAME-PVC_NAME-0

Per ottenere informazioni su un PersistentVolume specifico, esegui questo comando:

kubectl describe pv PV_NAME

Console

Per ispezionare uno StatefulSet, segui questi passaggi:

1. Vai alla pagina Carichi di lavoro nella console Google Cloud.

   Vai a Carichi di lavoro

2. Nell'elenco di carichi di lavoro, fai clic sul nome dello StatefulSet che vuoi ispezionare.

3. Nella pagina Dettagli set di stateful, esegui una delle seguenti operazioni:

   • Fai clic sulla scheda Cronologia delle revisioni per visualizzare la cronologia delle revisioni dello StatefulSet.
   • Fai clic sulla scheda Eventi per visualizzare tutti gli eventi correlati allo StatefulSet.
   • Fai clic sulla scheda Log per visualizzare i log dei container per lo StatefulSet.
   • Fai clic sulla scheda YAML per visualizzare, copiare o scaricare la configurazione YAML per lo StatefulSet.

Aggiornamento di uno StatefulSet

Esistono diversi modi per aggiornare gli StatefulSet. Il metodo dichiarativo comune è kubectl apply. Per aggiornare lo StatefulSet direttamente dalla shell o in un editor preferito, puoi utilizzare kubectl edit. Puoi anche usare l'editor YAML dal menu Carichi di lavoro GKE nella console Google Cloud.

Puoi implementare gli aggiornamenti della specifica dei pod per una risorsa StatefulSet, ad esempio la relativa immagine, l'utilizzo/le richieste o la configurazione delle risorse.

kubectl apply

Puoi aggiornare lo StatefulSet applicando un file manifest nuovo o aggiornato. Questo è utile per apportare varie modifiche allo StatefulSet, ad esempio durante la scalabilità o per specificare una nuova versione dell'applicazione.

Nota: per aggiornare una risorsa con kubectl apply, la risorsa deve essere stata creata utilizzando kubectl apply o kubectl create --save-config.

Per aggiornare uno StatefulSet, esegui questo comando:

kubectl apply -f STATEFULSET_FILE

Sostituisci STATEFULSET_FILE con il file manifest aggiornato.

Il comando kubectl apply applica un file manifest a una risorsa. Se la risorsa specificata non esiste, viene creata dal comando.

Per ulteriori informazioni su kubectl apply, consulta la documentazione di riferimento di kubectl.

Console

Per modificare la configurazione attiva di uno StatefulSet, segui questi passaggi:

1. Vai alla pagina Carichi di lavoro nella console Google Cloud.

   Vai a Carichi di lavoro

2. Nell'elenco dei carichi di lavoro, fai clic sul nome dello StatefulSet che vuoi modificare.

3. Fai clic su Modifica.

4. Modifica il file YAML di configurazione come preferisci.

5. Fai clic su Salva.

Nota: sebbene sia possibile specificare un PersistentVolume diverso, non è possibile aggiornare le risorse PersistentVolume esistenti.

Controllo dell'implementazione dell'aggiornamento

kubectl

Per esaminare l'implementazione dello StatefulSet, esegui questo comando:

kubectl rollout status statefulset STATEFULSET_NAME

Per visualizzare la cronologia di implementazione dello StatefulSet, esegui questo comando:

kubectl rollout history statefulset STATEFULSET_NAME

Per annullare un'implementazione, esegui questo comando:

kubectl rollout undo statefulset STATEFULSET_NAME

Console

Per visualizzare la cronologia delle revisioni di uno StatefulSet, segui questi passaggi:

1. Vai alla pagina Carichi di lavoro nella console Google Cloud.

   Vai a Carichi di lavoro

2. Nell'elenco di carichi di lavoro, fai clic sul nome dello StatefulSet che vuoi ispezionare.

3. Fai clic sulla scheda Cronologia delle revisioni.

4. Seleziona la revisione desiderata.

Aggiorna strategie

Il campo updateStrategy dello StatefulSet consente di configurare e disattivare gli aggiornamenti in sequenza automatici per container, etichette, richieste di risorse, limiti e annotazioni per i pod in uno StatefulSet.

Puoi scoprire di più sulle strategie di aggiornamento per gli StatefulSet nella documentazione di Kubernetes.

Scalabilità di uno StatefulSet

kubectl

Il comando kubectl scale può essere usato in qualsiasi momento per scalare il tuo StatefulSet.

Per scalare manualmente uno StatefulSet, esegui questo comando:

kubectl scale statefulset STATEFULSET_NAME --replicas NUMBER_OF_REPLICAS

Sostituisci NUMBER_OF_REPLICAS con il numero desiderato di pod replicati.

Console

Per scalare uno StatefulSet, segui questi passaggi:

1. Vai alla pagina Carichi di lavoro nella console Google Cloud.

   Vai a Carichi di lavoro

2. Nell'elenco dei carichi di lavoro, fai clic sul nome dello StatefulSet che vuoi modificare.

3. Fai clic su Azioni > Scala > Modifica repliche.

4. Inserisci il nuovo numero di repliche per lo StatefulSet.

5. Fai clic su Scala.

Eliminazione di uno StatefulSet

kubectl

Per eliminare uno StatefulSet, esegui questo comando:

kubectl delete statefulset STATEFULSET_NAME

Console

Per eliminare uno StatefulSet, segui questi passaggi:

1. Vai alla pagina Carichi di lavoro nella console Google Cloud.

   Vai a Carichi di lavoro

2. Nell'elenco di carichi di lavoro, seleziona uno o più StatefulSet da eliminare.

3. Fai clic su Elimina.

4. Quando ti viene richiesto di confermare, fai clic su Elimina.

Passaggi successivi

• Scopri come eseguire il deployment di un cluster MySQL su GKE per l'alta disponibilità
• Scopri di più sul deployment delle applicazioni stateless.
• Segui un tutorial sull'upgrade di un cluster che esegue un carico di lavoro stateful.