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kubernetes资源类型--PetSets/StatefulSet

 
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PetSet首次在K8S1.4版本中,在1.5更名为StatefulSet。除了改了名字之外,这一API对象并没有太大变化。

注意:以下内容的验证环境为CentOS7、K8S版本1.5.2,并部署SkyDNS。

http://blog.csdn.net/liyingke112/article/details/76685794

概念

在云原生应用的体系里,有下面两组近义词;第一组是无状态(stateless)、牲畜(cattle)、无名(nameless)、可丢弃(disposable);第二组是有状态(stateful)、宠物(pet)、有名(having name)、不可丢弃(non-disposable)。

RC和RS主要是控制无状态服务,Pod的名字是随机设置的,重建后新的Pod名字变了,名字和部署在哪儿都不重要,重要的只是Pod总数。

PetSet/StatefulSet是用来部署和管理有状态服务。PetSet/StatefulSet中的每个Pod的名字都是事先确定的,不能更改,能提供固定的DNS名称、pod级别的持久化存储和有序podPod名字是用来关联与该Pod对应的状态。

应用场景

有状态服务:数据库服务MySQL和PostgreSQL

集群化管理服务Zookeeper、etcd等有状态服务。

作为一种比普通容器更稳定可靠的模拟虚拟机的机制。传统的虚拟机正是一种有状态的宠物,运维人员需要不断地维护它,容器刚开始流行时,用容器来模拟虚拟机使用,所有状态都保存在容器里,而这已被证明是非常不安全、不可靠的。使用PetSet/StatefulSet,Pod仍然可以通过漂移到不同节点提供高可用,而存储也可以通过外挂的存储来提供高可靠性,PetSet/StatefulSet做的只是将确定的Pod与确定的存储关联起来保证状态的连续性。

特性

pod稳定的唯一网络标识

拥有固定的:pod名称、主机名、DNS域名等。注意pod的IP地址会变化的。

如果PetSet/StatefulSet名是web,replicas为2,则pod命名:web-0,web-1。并拥有固定的主机名和域名,完整域名格式为pod名.service名.namespace名.svc.域名。

当pod被迁移重新启动后,将保持原有的pod名称重新启动。例如web-0的Pod失败后,K8s将在集群中重启一个同名为web-0的pod。

该域名在集群内可用。这与k8s service的域名有所区别,带主机名的域名能定位到某一个pod主机,而service级别的域名只能定位到某一个服务。

通过一种叫HeadlessService的特殊Service来实现的。和普通Service相比,Headless Service没有Cluster IP,用于为一个集群内部的每个成员提供一个唯一的DNS名字,用于集群内部成员之间通信。

不部署HeadlessService的话,不是使用访问,但可以使用IP地址访问。

pod拥有稳定的持久存储

PetSet/StatefulSet内每一个pod都拥有各自的pvc持久化存储。

该特性能更好的支持分布式集群应用的数据同步,如类似etcd集群这样的有状态应用,节点间是需要进行数据同步的,当etcd集群的某个pod节点重启后,依然能够重新挂载原有的节点数据,重新保持数据复制、同步。

有序启动pod

PetSet/StatefulSet启动pod时,按固定的顺序去启动的,其总是优先启动数字编号更小的Pod。例如:web-0优先于web-1启动,web-1优先于web-2启动。

对于启动顺序有要求的有状态服务来说,该特性是非常重要的。

使用限制

必须部署PV和PVC

为了让pod拥有稳定的持久存储,必须使用持久化存储PV和PVC,增加了复杂性。

若PV使用nfs等无法通过调用API来创建存储的网络存储,PVC要在创建PetSet/StatefulSet1前静态创建,如果先创建PetSet/StatefulSet1,而没有创建PVC的话,将会自动创建PVC,但相关参数无法修改;

若为aws-ebs、vSphere、openstack Cinder等可以通过API调用来动态创建存储的虚拟存储,PVC除了可以通过静态的方式创建外,还可以通过StorageClass进行动态创建。

需要注意的是,动态创建出来的PV,默认的回收策略是delete,及在删除数据的同时,还会把虚拟存储卷删除。

删除或缩容PetSet/StatefulSet不会删除对应的存储卷容量。这是为了保证数据的安全,因为对待PetSet/StatefulSet的数据普通的做法比自动回收资源更实用。

必须部署Headless Service

和普通Service相比,Headless Service没有Cluster IP,在PetSet/StatefulSet中起到pod域名解析功能。

如果没有部署HeadlessService的话,PetSet/StatefulSet下的pod,无法通过域名进行访问。

必须手动更新pod

只能通过手动的方式升级PetSet/StatefulSet。

无法使用kubectl edit方式、类似与deployment(kubectl set image)和RC方式升级。能正常使用kubectledit编辑在线yaml文件,即使重启pod所在的node节点,也无法生效。

创建时命名规则有要求

如下面的例子:

StatefulSet:StatefulSet名称为lykops-sfs,卷名为pvc

PV:pv-lykops-sfs-{0,1}

PVC:pvc-lykops-sfs-{0,1}

规则如下:

PVC和PV的命名规则为:资源类型-StatefulSet名称-副本数序号(从0开始)

创建时PV和PVC的yaml规则有要求

除了命名规则外,还需要保证访问accessModes、resources这两个一样

按照以上规则创建后,可以看到PV和PVC能关联起来

扩容难

在扩容前,需要先部署好对应的PV和PVC

节点宕机,pod无法切换

当pod所在节点出现宕机,无法切换到其他node上运行。解决办法是恢复该节点工作。


创建范例

PV

cat << EOF > pv-lykops-sfs-0.yaml
apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
 name: pv-lykops-sfs-0
 labels:
   type: nfs
   app: pv
   version: v1
spec:
 capacity:
   storage: 1Gi
 accessModes:
    -ReadWriteMany
 persistentVolumeReclaimPolicy: Recycle
  nfs:
   path: /data
   server: 192.168.20.128
   readOnly: false
EOF
kubectl create -f pv-lykops-sfs-0.yaml

PVC

cat << EOF > pvc-lykops-sfs-0.yaml
apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
 name: pvc-lykops-sfs-0
 labels:
   type: nfs
   app: pvc
   version: v1
spec:
 accessModes:
    -ReadWriteMany
 resources:
   requests:
     storage: 1Gi
EOF
kubectl create -f pvc-lykops-sfs-0.yaml

Headless Service

cat << EOF >lykops-sfs-headlessservice.yaml
apiVersion: v1 
kind: Service 
metadata:
 name: lykops-sfs
 labels:
   software: apache
   project: lykops
   app: lykops-sfs
   version: v1
spec: 
 ports: 
  -port: 80 
   name: apache 
 clusterIP: None 
 selector: 
   software: apache
   project: lykops
   app: lykops-sfs
   version: v1
EOF
kubectl create -f lykops-sfs-headlessservice.yaml

StatefulSet

cat << EOF > lykops-sfs.yaml
apiVersion: apps/v1beta1 
kind: StatefulSet 
metadata:
 name: lykops-sfs
 labels:
   software: apache
   project: lykops
   app: lykops-sfs
   version: v1
spec:
 serviceName: lykops-sfs
 template:
   metadata:
     labels:
       software: apache
       project: lykops
       app: lykops-sfs
       version: v1
       name: lykops-sfs
   spec:
     containers:
     - name: lykops-sfs
       image: web:apache
       ports:
       - containerPort: 80
         name: apache
       volumeMounts:
       - name: pvc
         mountPath: /data/
 volumeClaimTemplates:
  -metadata:
     name: pvc
   spec:
     accessModes:
     - ReadWriteMany
     resources:
       requests:
         storage: 1Gi
EOF
kubectl create -f lykops-sfs.yaml


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