从入门到跑路之Kubernetes（十）

“ 今天一起来学习StatefulSet，一种特殊的Deployment”

特殊的Deployment

01.Deployment的局限

Deployment并不能满足所有的应用场景，因为它默认对应用做了一个简化假设处理，认为一个应用的所有Pod是完全一样的，但往往在实际应用中，多个实例相互间是存在依赖关系的，比如：主从关系，主备关系，实例与数据之间的关系等。

实例间的不对等关系，和实例对外部数据的依赖关系，这些类型的应用，被成为“有状态应用”（StatefulApplication）。

于是Kubernetes项目在Deployment的基础上，扩展出了对“有状态应用”的支持，这个编排功能就是：StatefulSet

02.有状态应用

StatefulSet把真实世界中的应用，抽象为两种情况：

拓扑状态

这种情况意味着，应用的多实例间不是完全对等的关系。这些应用实例，必须按照某些顺序启动，比如应用的A节点要优先于B节点启动。而如果我们把A和B两个Pod删除掉，它们再次被创建出来时也必须严格按照这个顺序才行。并且，新创建出的Pod，必须和原来的Pod的网络标识一样，这样原先的访问者才能使用原来的方法访问到这个新Pod。

存储状态

这种情况意味着，应用的多个实例分别绑定了不同的存储数据。对于这些应用实例来说，Pod A第一次读取到的数据，和隔了十分钟之后再次读取到的数据，应该是同一份数据，哪怕在此之间Pod A被重新创建过。

所以，StatefulSet的核心功能，就是通过某种方式记录这些状态，然后在Pod被重新创建时，能够为新的Pod恢复这些状态。

03.拓扑状态

拓扑状态和Headless Service是息息相关的。

HeadlessService

Service是K8S中用来 将一组Pod暴露给外界访问的一种机制，有VIP和DNS两种方式。HeadlessService就是DNS的一种。即当访问DNS时，最终会解析到Pod的真实地址。

一个标准的Headless Service的YAML文件：

字段clusterIP为None，代表这个service是Headless的。

之后，它所代理的所有Pod的IP地址，都会被绑定一个这样格式的DNS记录

<pod-name>.<svc-name>.<namespace>.svc.cluster.local

这个DNS记录，就是该Pod的唯一可解析身份。

下面来看看StatefulSet是怎么利用这个DNS来维持Pod的拓扑状态的。

一个StatefulSet的YAML文件：

这个配置文件中，servicename=nginx，标识告诉StatefulSet控制器，使用nginx这个Headless service来保证Pod的可解析身份。

创建如上的service和StatefulSet

再通过Events查看，

可以看到StatefulSet为每个Pod都设置了编号，且永远不会重复。

通过如下命令来做个测试

可以看到，最后解析的都是Pod的真实IP地址。

此时我们删除掉这两个Pod

可以看到，这两个Pod会按照原来的顺序被创建

但是可以发现它们的IP变化了，

所以，对于“有状态的应用”访问，必须使用DNS记录或者hostname的方式，而不能使用直接访问Pod的IP的方式。

04. 存储状态

K8S项目引入了一组叫做PersistentVolume Claim（PVC）和Persistent Volume（PV）的API对象，来帮助使用持久化Volume。

首先定义一个PVC，声明想要的Volume的属性

然后在应用的Pod中，使用这个PVC

下面来创建PV对象

这里使用的时ceph这种分布式的存储系统

这样，K8S就会自动绑定PVC到这个PV了。

一个完整的StatefulSet的YAML文件

凡是被这个StatefulSet管理的Pod，都会声明一个对应的PVC，而这个PVC的定义，都来自于模板volumeClaimTemplates的定义。

05. 整体流程

首先，StatefulSet控制器直接管理的是Pod。StatefulSet里面的Pod实例都是有细微区别的，而StatefulSet区分这些实例的方式，就是通过在Pod的名字里加上事先约定好的编号。

其次，Kubernetes通过HeadlessService为这些有编号的Pod，在DNS服务器中生成带有同样编号的DNS记录，用于外部访问Pod时使用。

最后，StatefulSet还为每一个Pod分配并创建一个同样编号的PVC，从而保证了每个Pod都拥有一个独立的Volume。

StatefulSet就是一种特殊的Deployment，它的独特之处在于，它的每个Pod都被编号了。这个编号体现在Pod的名字和hostname等信息上，不仅代表了Pod的创建顺序，也是Pod重要的网络标识。有了这个编号，StatefulSet就使用Kubernetes的两个标准功能：Headless Service和PV/PVC，实现了对Pod应用的拓扑状态和存储状态的维护。

好了，这就是今天的分享，现在感觉K8S的学习曲线还是蛮陡的，不加把劲，不多多思考，还是很容易晕的哦！