k8s的statefulset有状态集群部署

    k8s中pod资源分为有状态(数据类型的container)和无状态(服务类型container)。

    k8s中的数据存储一般是以volume挂载存储卷,在多node集群模式下,最优的方案就是提供一个存储系统(存储系统的选择条件: 可以远程访问,可以多线程读写等),k8s提供的nfs,gluster,cepf等,具体的使用方法可以使用kubectl explain  pod.spec查看。一般的无状态服务类型直接把文件存储在存储系统固定的目录下,在k8s的pod创建时,mount该存储目录即可。但是有些服务不能使用该存储模式,例如redis集群,es等,这些数据都是分开存储的,当pod重启之后,pod的ip和主机名数据都已经变化了,所以对于有状态的服务日常volume就不适用。

    可以创建一个StatefulSet资源代替ReplicaSet来运行这类pod.它们是专门定制的一类应用,这类应用中每一个实例都是不可替代的个体,都拥有稳定的名字和状态。

对比StatefulSet 与 ReplicaSet 或 ReplicationController

RS或RC管理的pod副本比较像牛,它们都是无状态的,任何时候它们都可以被一个全新的pod替换。然后有状态的pod需要不同的方法,当一个有状态的pod挂掉后,这个pod实例需要在别的节点上重建,但是新的实例必须与被替换的实例拥有相同的名称、网络标识和状态。这就是StatefulSet如何管理pod的。

StatefulSet 保证了pod在重新调度后保留它们的标识和状态。它让你方便地扩容、缩容。与RS类似,StatefulSet也会指定期望的副本数,它决定了在同一时间内运行的宠物数。也是依据pod模版创建的,与RS不同的是,StatefulSet 创建的pod副本并不是完全一样的。每个pod都可以拥有一组独立的数据卷(持久化状态)。另外pod的名字都是规律的(固定的),而不是每个新pod都随机获取一个名字。

    提供稳定的网络标识

StatefulSet 创建的pod的名称,按照从零开始的顺序索引,这个会体现在pod的名称和主机名称上,同样还会体现在pod对应的固定存储上。


创建statefulset服务,存储使用nfs

先基于nfs创建pv,master和node节点上必须安装nfs-utils不然无法mount

查看nfs共享的目录:

[root@k8s-3 ~]# showmount -e 192.168.191.50
Export list for 192.168.191.50:
/data/nfs/04 192.168.191.0/24
/data/nfs/03 192.168.191.0/24
/data/nfs/02 192.168.191.0/24
/data/nfs/01 192.168.191.0/24
/data/nfs    192.168.191.0/24
apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: pv02
  labels:
    app: pv02
spec:
  storageClassName: nfs
  accessModes: ["ReadWriteMany"]
  capacity:
    storage: 2Mi
  nfs:
    path: /data/nfs/02
    server: zy.nfs.com 
---
apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: pv03
  labels:
    app: pv03
spec:
  storageClassName: nfs
  accessModes: ["ReadWriteMany"]
  capacity:
    storage: 2Mi
  nfs:
    path: /data/nfs/03
    server: zy.nfs.com
---
apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: pv04
  labels:
    app: pv04
spec:
  storageClassName: nfs
  accessModes: ["ReadWriteMany"]
  capacity:
    storage: 2Mi
  nfs:
    path: /data/nfs/04
    server: zy.nfs.com

查看pv

[root@k8s-3 ~]# kubectl get pv
NAME   CAPACITY   ACCESS MODES   RECLAIM POLICY   STATUS      CLAIM                 STORAGECLASS   REASON   AGE
pv02   2Mi        RWX            Retain           Available              nfs                     5h27m
pv03   2Mi        RWX            Retain           Available              nfs                     5h27m
pv04   2Mi        RWX            Retain           Available              nfs                     5h27m

* access  modes访问模式,

  • ReadWriteOnce -可以通过单个节点以读写方式安装该卷

  • ReadOnlyMany -该卷可以被许多节点只读挂载

  • ReadWriteMany -该卷可以被许多节点读写安装

* RECLAIM POLICY  pv的回收策略  

     retain  删除pvc后,pv一直存储,数据不会丢失

     delete 删除pvc后,pv自动删除

     storageclass  自定义的内同

创建headless服务

[root@k8s-3 statefulset]# cat svc.yaml 
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: headless-svc
  
spec:
  clusterIP: None
  selector:
    app: sfs
  ports:
  - name: http
    port: 80
    protocol: TCP

查看headless服务,注意clusterIP: None

[root@k8s-3 ~]# kubectl get svc
NAME           TYPE        CLUSTER-IP   EXTERNAL-IP   PORT(S)   AGE
headless-svc   ClusterIP   None         <none>        80/TCP    11m

创建statefulset

[root@k8s-3 statefulset]# cat statefulset.yaml 
apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
  name: nginx
spec:
  serviceName: sfs
  replicas: 2
  selector:
    matchLabels:
      app: sfs
  template:
    metadata:
      name: sfs
      labels:
        app: sfs
    spec:
      containers:
      - name: sfs
        image: nginx:latest
        ports:
        - name: http
          containerPort: 80
        volumeMounts:
        - name: www
          mountPath: /usr/share/nginx/html
  volumeClaimTemplates:
  - metadata:
      name: www   
    spec:
      accessModes: ["ReadWriteMany"]
      storageClassName: nfs
      resources:
        requests:
          storage: 2Mi

执行后查看pod的创建情况和pv,pvc

pod的创建过程,pod命名 name-0/1/2/......,依次创建pod

[root@k8s-3 ~]# kubectl get pod -w 
NAME      READY   STATUS    RESTARTS   AGE
nginx-0   0/1     Pending   0          0s
nginx-0   0/1     Pending   0          0s
nginx-0   0/1     Pending   0          1s
nginx-0   0/1     ContainerCreating   0          1s
nginx-0   1/1     Running             0          22s
nginx-1   0/1     Pending             0          0s
nginx-1   0/1     Pending             0          0s
nginx-1   0/1     Pending             0          0s
nginx-1   0/1     ContainerCreating   0          0s
nginx-1   1/1     Running             0          25s
# 最终的结果
[root@k8s-3 ~]# kubectl get pod 
NAME      READY   STATUS    RESTARTS   AGE
nginx-0   1/1     Running   0          2m53s
nginx-1   1/1     Running   0          2m31s

pvc的创建与pv的绑定

[root@k8s-3 ~]# kubectl get pvc -w
NAME          STATUS   VOLUME   CAPACITY   ACCESS MODES   STORAGECLASS   AGE
www-nginx-0   Bound       pv04     2Mi        RWX     nfs       16s
www-nginx-1   Pending                             nfs       0s
www-nginx-1   Pending     pv02     0                nfs       0s
www-nginx-1   Bound       pv02     2Mi        RWX     nfs       0s
[root@k8s-3 ~]# kubectl get pv
NAME   CAPACITY   ACCESS MODES   RECLAIM POLICY   STATUS      CLAIM                 STORAGECLASS   REASON   AGE
pv02   2Mi        RWX            Retain           Bound       default/www-nginx-1   nfs                     10m
pv03   2Mi        RWX            Retain           Available                     nfs                     10m
pv04   2Mi        RWX            Retain           Bound       default/www-nginx-0   nfs                     10m


查看headless与后端pod的关系

[root@k8s-3 ~]# kubectl describe svc headless-svc
Name:              headless-svc
Namespace:         default
Labels:            <none>
Annotations:       kubectl.kubernetes.io/last-applied-configuration:
                     {"apiVersion":"v1","kind":"Service","metadata":{"annotations":{},"name":"headless-svc","namespace":"default"},"spec":{"clusterIP":"None","...
Selector:          app=sfs
Type:              ClusterIP
IP:                None
Port:              http  80/TCP
TargetPort:        80/TCP
Endpoints:         10.244.1.50:80,10.244.3.86:80
Session Affinity:  None
Events:            <none>

headless因为没有clusterIP,所以无法在外网访问,自己测试的使用浏览器访问的话,可以把windows的host文件添加解析

10.244.1.50:80,10.244.3.86:80,这里就不配置了,在node节点直接curl

[root@k8s3-1 ~]# curl 10.244.1.50:80
this is 02
[root@k8s3-1 ~]# curl 10.244.3.86:80
this is 04


nfs共享目录设置

[root@zy nfs]# echo "this is 02" > 02/index.html
[root@zy nfs]# echo "this is 03" > 03/index.html
[root@zy nfs]# echo "this is 04" > 04/index.html


到此一个statefulset的服务与存储测试结束。对于statefulset类型的扩容和缩容,都可以使用使用kubectl get pod   -w 查看,扩容新加pod-num+1(已存在最大num);缩容,删除pod-num(已存在最大num),这里就不在演示了,有兴趣的可以验证下。

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