28-k8s集群中-StatefulSets控制器（进阶知识）

一、statefullsets控制器概述

1，举例

        假如，我们有一个deployment资源，创建了3个nginx的副本，对于nginx来讲，它是不区分启动或者关闭的先后顺序的，也就是“没有特殊状态”的一个服务，也成“无状态服务”，3个副本，谁先启动、谁后启动都没有关系，它只是用来web服务分发使用的一个工具而已；

        那么反之，有没有需要有启动顺序、关闭顺序这样的“有状态服务”呐？答案肯定是有啊；

        【访问顺序问题】，再假如，再企业当中，的MySQL主从数据库架构中，假设是2主1从数据架构，架构本身是区分master和slave角色的，在构建主从关系的时候，master必须先启动，不然slave没办法加入到主从架构中，所以需要有相同副本服务启动的先后顺序；

        【副本独立的存储问题】，我们知道，MySQL是不能多服务共享数据目录的，所以在拉去多副本的“有状态服务”时，存储独立化就成了问题，也就是说，一个pod副本对应一个单独的存储目录。

        【固定的访问地址问题】，还拿MySQL做举例，我们需要对有状态服务，有固定寻址的能力，我们知道，pod删除重新拉取后，ip就会发生变化，那么对于mysql服务来说，副本的每个pod都需要有精准的、不变的唯一标识，不然主从架构等问题，一旦重新新启动pod，就会彻底摧毁架构，也就是说pod副本删除重新拉取后，能够精准的找到对应原来的服务；

2，总结：

        对于同一个deployment或者其他资源创建的pod副本，我们在使用“有状态服务”的副本pod时，有着三个需求：

        1，副本启动、停止要求有顺序；

        2，每个副本需要有独立的存储目录空间；

        3，副本重新拉起，能够有方式在其改变ip的情况下还能精准的找到对应副本；

那么以上，也是statefulsets控制器能够解决的问题；

二、启停顺序与headless网络唯一标识

1，创建一个“无头”svc资源

· 编辑无头服务svc资源清单

无头svc服务，就是没有ClusterIP的svc资源；

[root@k8s231 statefulsets]# cat headless.yaml 
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: xinjizhiwa-headless
spec:
  ports:
  - port: 80
    name: web
  # 将clusterIP字段设置为None表示为一个无头服务headless，即svc将不会分配VIP。
  clusterIP: None
  selector:
    k8s: xinjizhiwa

· 创建无头svc服务

[root@k8s231 statefulsets]# kubectl apply -f headless.yaml

2，创建statefullsets使用无头服务

· 编辑statefulsets资源清单

声明使用无头svc

[root@k8s231 statefulsets]# vim staefulsets.yaml

apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
  name: xinjizhiwa-web
spec:
  selector:
    matchLabels:
      k8s: xinjizhiwa
  #声明无头服务的service；
  serviceName: xinjizhiwa-headless
  replicas: 3 
  template:
    metadata:
      labels:
        k8s: xinjizhiwa
    spec:
      containers:
      - name: c1
        image: nginx:1.20.1-alpine
 

· 创建statefulsets资源

[root@k8s231 statefulsets]# kubectl apply -f staefulsets.yaml

3，验证无头服务机启停顺序

· 查看pod

发现破的名称，是按照statefulsets资源的名称加上数字顺序排列生成的；

[root@k8s231 statefulsets]# kubectl get pods -o wide

· 查看无头svc

[root@k8s231 statefulsets]# kubectl get svc

· 创建一个用来测试【pod网络唯一标识 】的pod容器

[root@k8s231 statefulsets]# kubectl run -it dns-test --rm --image=alpine:latest -- sh

/ #

/ # for i in `seq 0 2`;do ping xinjizhiwa-web-${i}.xinjizhiwa-headless.default.svc.xinjizhiwa.com -c3;done

网路唯一标识：

        【pod的名称】.【无头服务的名称】.【名称空间】.【svc】.【集群DNS域名】

拓展：这个就是集群DNS域名的所在位置，可以通过这里来查看；

[root@k8s231 deploy]# vim /var/lib/kubelet/config.yaml 

.......
clusterDNS:
- 10.200.0.10
clusterDomain: xinjizhiwa.com
 

· 删除pod重新拉起，在ping唯一标识，测试结果

[root@k8s231 deploy]# kubectl delete pods --all

删除pod，等待重新拉取

· 结论

通过ping唯一标识，ping通后，删除pod，在ping唯一标识还可以ping通，查看pod的ip已经重新拉起后改变了，可还是ping通了，就证明，唯一标识成功；

三、StatefulSets副本独立存储

1，创建一个无头服务

[root@k8s231 vol]# vim headless.yaml

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: xjzw-headless
spec:
  ports:
  - port: 80
    name: web
  clusterIP: None
  selector:
    k8s: xjzw

[root@k8s231 vol]# kubectl apply -f headless.yaml

查看无头svc

[root@k8s231 vol]# kubectl get svc

2，创建StatefulSets资源

声明独立存储

[root@k8s231 vol]# cat statefulset.yaml 
apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
  name: xjzw-web
spec:
  selector:
    matchLabels:
      k8s: xjzw
  serviceName: xjzw-headless
  replicas: 3 
  #声明创建pvc；存储卷卷申请模板，会为每个Pod去创建唯一的pvc并与之关联哟!
  volumeClaimTemplates:
  - metadata:
      name: data
    spec:
      accessModes: [ "ReadWriteOnce" ]
      # 声明咱们自定义的动态存储类，即storageclass动态存储资源。
      storageClassName: "managed-nfs-storage"
      resources:
        requests:
          storage: 2Gi
  template:
    metadata:
      labels:
        k8s: xjzw
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:1.20.1-alpine
        volumeMounts:
        - name: data
          mountPath: /usr/share/nginx/html

[root@k8s231 vol]# kubectl apply -f statefulset.yaml

查看statefulsets资源

[root@k8s231 vol]# kubectl get statefulsets
NAME             READY   AGE
xinjizhiwa-web   3/3     55m
xjzw-web         3/3     17s

3，验证是否有独立存储

查看nfs挂载地址，可以看到，创建出来三个存储地址，证明3个副本都有自己的独立存储空间了；

[root@k8s231 vol]# kubectl exec -it xjzw-web-0 -- sh
/ # echo 111111111 > /usr/share/nginx/html/index.html
/ # exit
[root@k8s231 vol]# kubectl exec -it xjzw-web-1 -- sh
/ # echo 222222222 > /usr/share/nginx/html/index.html
/ # exit
[root@k8s231 vol]# kubectl exec -it xjzw-web-2 -- sh
/ # echo 333333333 > /usr/share/nginx/html/index.html
/ # exit

证明三个pod副本的存储是相互独立的

至此，咱们的statefulset资源学习完毕；

四、总结：

1，唯一的pod副本网络标识，重启pod时ip改变也不影响访问；

2，启停顺序，安转数字排序；

3，个副本通过声明存储卷申请模板，独立存储；