StatefulSets

StatefulSet 是用来管理有状态应用的工作负载 API 对象。

Note:
注意： StatefulSets 是在 1.9 版本中正式发布的。

StatefulSet 用来管理 Deployment 和扩展一组 Pod，并且能为这些 Pod 提供*序号和唯一性保证*。

和 DeploymentDeployment 是管理应用副本的 API 对象。相同的是，StatefulSet 管理了基于相同容器定义的一组 Pod。但和 Deployment 不同的是，StatefulSet 为它们的每个 Pod 维护了一个固定的 ID。这些 Pod 是基于相同的声明来创建的，但是不能相互替换：无论怎么调度，每个 Pod 都有一个永久不变的 ID。

StatefulSet 和其他控制器使用相同的工作模式。你在 StatefulSet 对象中定义你期望的状态，然后 StatefulSet 的 控制器 就会通过各种更新来达到那种你想要的状态。

使用 StatefulSets
限制
组件
Pod 选择器
Pod 的身份
部署和伸缩保证
更新策略
接下来

使用 StatefulSets

StatefulSets 对于需要满足以下一个或多个需求的应用程序很有价值：

稳定的、唯一的网络标识符。
稳定的、持久的存储。
有序的、优雅的部署和缩放。
有序的、自动的滚动更新。

在上面，稳定意味着 Pod 调度或重调度的整个过程是有持久性的。如果应用程序不需要任何稳定的标识符或有序的部署、删除或伸缩，则应该使用一组无状态的副本控制器来部署应用程序，比如 Deployment 或者 ReplicaSet 可能更适用于您的无状态需要。

限制

StatefulSet 在 1.9 版本之前属于 beta 资源，在 1.5 版本之前的任何 Kubernetes 版本中都不可用。
给定 Pod 的存储必须由 PersistentVolume 驱动基于所请求的 storage class 来提供，或者由管理员预先提供。
删除和／或收缩 StatefulSet 并*不会*删除它关联的存储卷。这样做是为了保证数据安全，它通常比自动清除 StatefulSet 所有相关的资源更有价值。
StatefulSet 当前需要无头服务来负责Pod 的网络标识。您需要负责创建此服务。
当删除 StatefulSets 时，StatefulSet 不提供任何终止 Pod 的保证。为了实现 StatefulSet 中的 Pod 可以有序和优雅的终止，可以在删除之前将 StatefulSet 缩放为0。

组件

下面的示例演示了 StatefulSet 的组件。

名为 nginx 的无头服务用来控制网络域。
名为 web 的 StatefulSet 有一个Spec，它表明将在单个 Pod 中启动 nginx 容器的3个副本。

volumeClaimTemplates 将通过 PersistentVolumes 驱动提供的 PersistentVolume 来提供稳定的存储。

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 # has to match .spec.template.metadata.labels
serviceName: "nginx"
replicas: 3 # by default is 1
template:
metadata:
  labels:
    app: nginx # has to match .spec.selector.matchLabels
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" ]
  storageClassName: "my-storage-class"
  resources:
    requests:
      storage: 1Gi

Pod 选择器

您必须设置 StatefulSet 的 .spec.selector 字段来匹配它的.spec.template.metadata.labels标签。在 Kubernetes 1.8 版本之前，忽略.spec.selector 字段会提供默认设置。在 1.8 和以后的版本中，指定的 Pod 选择器匹配失败将在创建 StatefulSet 期间导致验证错误。

Pod 的身份

StatefulSet Pod 具有唯一的标识，该标识包括顺序标识、稳定的网络标识和稳定的存储。该标识和 Pod 是绑定的，不管它被调度在哪个节点上。

序号索引

对于具有N个副本的 StatefulSet，StatefulSet 中的每个 Pod 将被分配一个整数序号，从 0 到 N-1，该序号在 StatefulSet 上是唯一的。

稳定的网络 ID

StatefulSet 中的每个 Pod 根据 StatefulSet 的名称和 Pod 的序号派生出它的主机名。组合主机名的格式为 $(statefulset name)-$(ordinal)。上例将会创建三个名称为 web-0,web-1,web-2 的三个 Pod。 StatefulSet 可以使用无头服务控制它的 Pod 的网络域。管理域的这个服务的格式为： $(service name).$(namespace).svc.cluster.local, 其中 “cluster.local” 是集群域。一旦每个 Pod 创建成功，就会得到一个匹配的 DNS 子域，格式为：$(podname).$(governing service domain)，其中管理服务由 StatefulSet 的 serviceName 域来定义。

下面给出一些选择集群域、服务名、StatefulSet 名、及其怎样影响 StatefulSet 的 Pod 上的 DNS 名称的示例：

Cluster Domain	Service (ns/name)	StatefulSet (ns/name)	StatefulSet Domain	Pod DNS	Pod Hostname
cluster.local	default/nginx	default/web	nginx.default.svc.cluster.local	web-{0..N-1}.nginx.default.svc.cluster.local	web-{0..N-1}
cluster.local	foo/nginx	foo/web	nginx.foo.svc.cluster.local	web-{0..N-1}.nginx.foo.svc.cluster.local	web-{0..N-1}
kube.local	foo/nginx	foo/web	nginx.foo.svc.kube.local	web-{0..N-1}.nginx.foo.svc.kube.local	web-{0..N-1}

Note:
注意集群域会被设置为 cluster.local 除非有其他配置。

稳定的存储

Kubernetes 为每个 VolumeClaimTemplate 创建一个 PersistentVolume。在上面的 nginx 示例中，每个 Pod 将会得到基于 StorageClass my-storage-class 提供的 1 Gib 的 PersistentVolume。如果没有声明 StorageClass，就会使用默认的 StorageClass。当一个 Pod 被安排到节点上时，它的 volumeMounts 挂载了与其 PersistentVolumeClaims 相关联的 PersistentVolume。请注意，当 Pod 或者 StatefulSet 被删除时，与PersistentVolumeClaims 相关联的 PersistentVolume 并不会被删除。要删除它必须通过手动方式来完成。

Pod 名称标签

当 StatefulSet 创建 Pod 时，它会添加一个标签 statefulset.kubernetes.io/pod-name，该标签设置为 Pod 名称。这个标签允许您给 StatefulSet 中的特定 Pod 绑定一个 Service。

部署和伸缩保证

对于包含 N 个副本的 StatefulSet，当部署 Pod 时，它们是依次创建的，顺序为 {0..N-1}。
当删除 Pod 时，它们是逆序终止的，顺序为 {N-1..0}。
在将缩放操作应用到 Pod 之前，它前面的所有 Pod 必须是 Running 和 Ready 状态。
在 Pod 终止之前，所有的继任者必须完全关闭。

StatefulSet 不应该声明 pod.Spec.TerminationGracePeriodSeconds 为 0。这种做法是不安全的，要强烈阻止。更多的解释请参考强制删除 StatefulSet Pods。

在上面的 nginx 示例被创建后，会按照 web-0、web-1、web-2 的顺序部署三个 Pod。在 web-0 进入Running 和 Ready状态前不会部署 web-1。在 web-1 进入Running 和 Ready 状态前不会部署 web-2。如果 web-1 已经处于 Running 和 Ready 状态，而 web-2 尚未部署，在此期间发生了 web-0 运行失败，那么 web-2 将不会被部署，要等到 web-0 部署完成并进入 Running 和 Ready 状态后，才会部署 web-2。

如果用户想将示例中的 StatefulSet 收缩为 replicas=1，首先被终止的是 web-2。在 web-2 没有被完全停止和删除前，web-1 不会被终止。当 web-2 已被终止和删除、web-1尚未被终止，如果在此期间发生 web-0 运行失败，那么就不会终止 web-1，必须等到 web-0 进入 Running 和 Ready 状态后才会终止 web-1。

Pod 管理策略

在 Kubernetes 1.7及以后的版本中，StatefulSet 允许您放松其排序保证，同时通过它的 .spec.podManagementPolicy 域保持其唯一性和身份保证。

有序的 Pod 管理

有序的 Pod 管理是 StatefulSet 的默认功能。它实现了上面描述的行为。

并行的 Pod 管理

并行 Pod 管理让 StatefulSet 控制器并行的启动或终止所有的 Pod，启动或者终止其他 Pod 前，无需等待 Pod 进入 Running 和 ready 或者完全停止状态。

更新策略

在 Kubernetes 1.7 及以后的版本中，StatefulSet 的 .spec.updateStrategy 字段让您可以配置和禁用掉自动滚动更新 Pod 的容器、标签、资源请求／限制、以及注解。

On Delete

OnDelete 更新策略实现了 1.6 及以前版本的历史遗留行为。当 StatefulSet 的 .spec.updateStrategy.type 设置为 OnDelete 时，它的控制器将不会自动更新 StatefulSet 中的 Pod。用户必须手动删除 Pod 以便让控制器创建新的 Pod，以此来对 StatefulSet 的 .spec.template 的变动作出反应。

滚动更新（Rolling Updates）

RollingUpdate 更新策略对 StatefulSet 中的 Pod 执行自动的滚动更新。在没有声明.spec.updateStrategy时，RollingUpdate 是默认配置。当 StatefulSet 的 .spec.updateStrategy.type 被设置为 RollingUpdate 时，StatefulSet 控制器会删除和重建 StatefulSet 中的每个 Pod。它将按照与 Pod 终止相同的顺序（从最大序号到最小序号）进行，每次更新一个 Pod。它会等到被更新的 Pod 进入 Running 和 Ready状态，然后再更新其前身。

分区

通过声明 .spec.updateStrategy.rollingUpdate.partition的方式，RollingUpdate 更新策略可以实现分区。如果声明了一个分区，当 StatefulSet 的.spec.template 被更新时，所有序号大于等于该分区序号的 Pod 都会被更新。所有序号小于该分区序号的 Pod 都不会被更新，并且，即使他们被删除也会依据之前的版本进行重建。如果 StatefulSet 的 .spec.updateStrategy.rollingUpdate.partition 大于它的 .spec.replicas，对它的 .spec.template 的更新将不会传递到它的 Pod。在大多数情况下，您不需要使用分区，但如果您希望进行阶段更新、执行金丝雀或执行分阶段展开，则这些分区会非常有用。

接下来

示例一：部署有状态应用。
示例二：使用 StatefulSet 部署 Cassandra。

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