概念

Kubernetes v1.13 版本的文档已不再维护。您现在看到的版本来自于一份静态的快照。如需查阅最新文档,请点击 最新版本。

Edit This Page

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*。

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

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:

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

组件

下面的示例演示了 StatefulSet 的组件。

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

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

反馈