Kubernetes进阶之StatefulSet有状态部署

K8s有状态应用部署
目录：分为两类
1.Headless Service
2.StatefulSet

• 部署有状态应用
• 解决Pod独立生命周期，保持Pod启动顺序和唯一性

1. 稳定，唯一的网络标识符，持久存储
2. 有序，优雅的部署和扩展、删除和终止
3. 有序，滚动更新
   应用场景：数据库

说在前面的话，像我们的Mysql或者Redis了，Zookerper等等这些适不适合部署在K8s中，其实呢不是太适合，但部署在里面也可以，比如部署一个Mysql来讲吧，部署到k8s中还是很容易的就一个Mysql实例，就像部署其他应用一样，通过service、IP去访问它，但是要是作为集群的状态去部署的话，那可能就比较麻烦了。
第一点：比如做一个Mysql的主从，Mysql主从它是有主从拓扑关系的，一个主一个从，而且各自的数据都不一样，这就意味着，你要想搭建一个Mysql的主从，你要知道它的相互的ip地址，就是从肯定要知道主的ip地址，然后从连接主的ip地址，做数据的同步。
第二点：它的存储，它两个存储的信息都不太一样，那怎么去保证它两个数据的存储保证持久化呢，一个集群中可能会有多个节点，要是部署到k8s中，必须要保证部署的应用，在任意的节点都能使用原来的状态，也就是说某一个节点挂了，上面的pod飘移到另一个节点，能不能用到之前的状态，所以要考虑这些问题。
而k8s设计的精髓在于并不是你部署一个单的实例，而是在于它的一个分布式一个部署，具有故障恢复能力的应用，所以就谈到了有状态和无状态应用。

有状态应用：DB,好比一个Mysql主从，考虑两点（自己的存储，必须是远程的存储，在任意节点挂载都恢复原来的状态）而且还有网络ID的唯一，需要做主从的连接，我们的pod是短暂的，重建一个ip就换了，得保证这个ip一直去使用，不管是重建还是迁移pod，都能去使用。
无状态应用：典型的就是web系统，本身就没有什么状态去维护，比如部署了三个副本，不需要考虑其他两个副本是什么样的，跟它没有直接的关系，本地也没有什么持久化的数据，即使其中有一个副本挂了，帮它在其他节点起来，仍然可以继续提供服务，对原基础服务是没有任何影响的，所以这是一个前提，典型的就是web。

在k8s中呢在1.10版本之后有状态部署才支持好一点，但是刚开始在落地K8s的时候，而不会去考虑有状态部署的，主要做无状态的部署，而数据库适不适合部署在k8s中，在看k8s的一些特性，k8s有适合的一些特性，比如具有一些访问比较大的应用，版本迭代快的应用，或者弹性伸缩的一些应用，凡是这些是适合放在k8s，k8s最早就支持无状态，也是一直在推荐，有状态的也是比较复杂，复杂点就在与有状态的都是一些集群化的，比如zookerper,
Mysql主从，这些都是需要自身的一个状态维护的，这些部署进去呢，可能去考虑它这个网络拓扑关系，还有存储状态的持久化，而数据库不具备这些特点，部署一个数据库一般配置比较高一些，可以会抗很多的并发量，而且要扩容的话也是很方便，而且传统的部署文章也很多，也比较成熟，在k8s中部署这些东西，那绝对是一种挑战，所以要根据不同的应用特点去考虑上k8s,不要一味地上k8s，而且得不偿失，达不到预期的效果，领导也会批你，所以在谈有状态部署的话,可以在两者出发，一个是Headless Service维护网络的，一个是StatefulSet维护存储状态的。

statefulSet是一个控制器，与Deployment存在的原则一样，都是部署应用的，而Statefulset它主要是部署有状态应用的，而deployment是部署无状态应用的

Headless Service 其实和service差不多，这不过定义的这个叫无头服务，它们之间唯一的区别就是将Cluster ip 设置为了none，不会帮你配置ip

[root@k8s-master demo]# mkdir headless-service
[root@k8s-master demo]# cd headless-service/
[root@k8s-master headless-service]# vim headless-svc.yaml
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: my-service
spec:
  clusterIP: None
  selector:
    app: nginx
  ports:
    - protocol: TCP
      port: 80
      targetPort: 9376

[root@k8s-master headless-service]# kubectl create -f headless-svc.yaml 
service/my-service created
[root@k8s-master headless-service]# kubectl get svc

kubernetes   ClusterIP   10.1.0.1      <none>        443/TCP        23h
my-service   ClusterIP   None          <none>        80/TCP         6s
service      NodePort    10.1.207.32   <none>        80:30963/TCP   87m
zhao         ClusterIP   10.1.75.232   <none>        80/TCP         9m1s
zhaocheng    ClusterIP   10.1.27.206   <none>        80/TCP         10m

怎么去访问？我们给它定义一个标识
创建完之后会有这个标识符，它会使用这个DNS来解析这个名称，来相互的访问，headless就不会通过ip去访问了，必须通过名称去访问，

[root@k8s-master headless-service]# vim statefulset.yaml
apiVersion: apps/v1beta1
kind: StatefulSet
metadata:
  name: nginx-statefulset
  namespace: default
spec:
  serviceName: my-service
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:latest
        ports:
        - containerPort: 80

[root@k8s-master headless-service]# kubectl create -f statefulset.yaml 
[root@k8s-master headless-service]# kubectl get pod

my-pod                                   1/1     Running   0          3h60m
nfs-744d977b46-dh9xj                     1/1     Running   0          22h
nfs-744d977b46-kcx6h                     1/1     Running   0          22h
nfs-744d977b46-wqhc6                     1/1     Running   0          22h
nfs-client-provisioner  1/1     Running   0          4h
nginx-797db8dc57-tdd5s                   1/1     Running   0          100m
nginx-statefulset-0                      1/1     Running   0          73s
nginx-statefulset-1                      1/1     Running   0          46s
nginx-statefulset-2                      1/1     Running   0          24s

这里的statfulset的 serviceName: my-service字段要关联起来，这样才能去基于名称去访问
可以通过busybox测试工具通过nslookup去测试解析。解析我们的my-service就能解析到
这里会分配一个名称，这个my-service和这个编号是永久的，可以通过这个名称访问pod
要是mysql主从的话就可以通过访问这个标签来连接我们从库的状态，这个是维护的网络状态
然后再来看一下存储状态

官方文档这个实例
https://kubernetes.io/docs/concepts/workloads/controllers/statefulset/
这个其实我们也是部署一个nginx,使用的headless,ClusterIP为none,然后用headless来维护statefulset起得pod网络id为1，以 volumeClaimTemplates:来维护pod独立的一个存储

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: nginx
        ports:
        - containerPort: 80
          name: web
        volumeMounts:
        - name: www
          mountPath: /usr/share/nginx/html
  volumeClaimTemplates:
  - metadata:
      name: www
spec:
      accessModes: [ "ReadWriteOnce" ]
      storageClassName: "managed-nfs-storage"
      resources:
        requests:
          storage: 1Gi

这是我们的存储要写我们nfs的名称
managed-nfs-storage

[root@k8s-master headless-service]# kubectl get sc

managed-nfs-storage   fuseim.pri/ifs   22h

这里会给我们自动创建pv，并挂载到我们的NFS上

[root@k8s-master headless-service]# kubectl get pod

my-pod                                   1/1     Running            0          6h5m
nfs                     1/1     Running            0          24h
nfs                    1/1     Running            0          24h
nfs                     1/1     Running            0          24h
nfs-client-provisioner-fbc  1/1     Running            0          6h33m
nginx-797db8dc57-tdd5s                   1/1     Running            0          3h64m
nginx-a1-6d5fd7b8dd-w647x                1/1     Running            0          3m28s
nginx-statefulset-0                      1/1     Running            0          135m
nginx-statefulset-1                      1/1     Running            0          135m
nginx-statefulset-2                      1/1     Running            0          134m
web-0                                    1/1     Running            0          3
web-1                                    1/1     Running            0          85s
web-2                                    1/1     Running            0          57s
[root@k8s-master headless-service]# kubectl get pv

pvc-06  1Gi        RWO            Delete           Bound    default/www-web-2   managed-nfs-storage            63s
pvc-4f   1Gi        RWO            Delete           Bound    default/www-web-0   managed-nfs-storage            6m3s
pvc-a2   5Gi        RWX            Delete           Bound    default/my-pvc      managed-nfs-storage            6h5m
pvc-bc 1Gi        RWO            Delete           Bound    default/www-web-1   managed-nfs-storage           

headless保证它的网络，statefulset存储模版来保证每个pod存储的唯一性，这样才解决了有状态应用的两大痛点