【kubernetes】--Controller(StatefulSet)

有状态无状态

（1）无状态–deployment

• 认为pod都是一样的
• 没有顺序要求
• 不用考虑在哪个pod上运行
• 随意扩展和伸缩

（2）有状态–statefulset

• 上面因素都要考虑到
• 每个pod是独立的，保持pod的启动顺序和唯一性
• 唯一网络标识符，持久存储
• 有序（比如mysql主从）

Kubernetes StatefulSet 控制器详解

StatefulSet 是 Kubernetes 中用于管理 有状态应用（Stateful Applications） 的核心控制器，它确保 Pod 拥有稳定的标识、有序部署/扩展、持久化存储和稳定的网络身份。与 Deployment（适用于无状态应用）不同，StatefulSet 为每个 Pod 提供唯一的标识，并保证其生命周期中的可预测性。

StatefulSet 是 Kubernetes 管理有状态应用的核心控制器，通过 唯一标识、有序性、持久化存储和稳定网络 满足数据库、消息队列等场景的需求。正确使用时需注意存储配置、更新策略和备份方案。

1. StatefulSet 的核心特性

(1) 稳定的 Pod 标识

• 每个 Pod 的名称是 唯一且有序 的，格式为 <statefulset-name>-<ordinal-index>（如 mysql-0、mysql-1）。
• Pod 重启后名称不变，且会绑定到相同的持久化存储。
  在这里插入图片描述
  
  每个pod名称都是唯一的

(2) 有序部署与扩展

• 顺序性：Pod 按索引顺序创建（从 0 到 N-1）、删除（从 N-1 到 0）。
  • 例如，扩容时先创建 mysql-1，再创建 mysql-2；缩容时先删除 mysql-2，再删除 mysql-1。
• 适用场景：主从架构的数据库（如 MySQL 主库需先于从库启动）。

(3) 持久化存储

• 通过 PersistentVolume (PV) 和 PersistentVolumeClaim (PVC) 为每个 Pod 提供独立的存储。
  • 删除 Pod 后，关联的 PVC 和 PV 不会被删除，数据得以保留。
  • 重新调度时，Pod 会绑定到原来的 PVC。

(4) 稳定的网络标识

• 每个 Pod 拥有稳定的 DNS 名称：
  • Pod 专属域名：<pod-name>.<headless-service-name>.<namespace>.svc.cluster.local。
  • 例如：mysql-0.mysql.default.svc.cluster.local。
• 通过 Headless Service（无头服务）暴露 Pod，直接解析到 Pod IP。
  

2. StatefulSet 的典型应用场景

• 数据库集群：MySQL、PostgreSQL、MongoDB 等。
• 分布式存储系统：Etcd、ZooKeeper、Redis Cluster。
• 消息队列：Kafka、RabbitMQ（需持久化存储和固定节点标识）。

3. StatefulSet 的工作流程

1. 创建 Headless Service
   定义一个无 ClusterIP 的 Service，用于 Pod 的网络标识。

   apiVersion: v1
   kind: Service
   metadata:name: mysql
   spec:clusterIP: None  # Headless Serviceselector:app: mysqlports:- port: 3306
   

2. 定义 StatefulSet
   指定副本数、存储模板（volumeClaimTemplates）和 Pod 模板。

   apiVersion: apps/v1
   kind: StatefulSet
   metadata:name: mysql
   spec:serviceName: mysql  # 关联 Headless Servicereplicas: 3selector:matchLabels:app: mysqltemplate:metadata:labels:app: mysqlspec:containers:- name: mysqlimage: mysql:5.7volumeMounts:- name: datamountPath: /var/lib/mysqlvolumeClaimTemplates:  # 每个 Pod 独立的 PVC- metadata:name: dataspec:accessModes: [ "ReadWriteOnce" ]resources:requests:storage: 10Gi
   

3. Pod 与存储的绑定

   • StatefulSet 会自动为每个 Pod 创建 PVC，名称格式为 <volumeClaimTemplate-name>-<pod-name>（如 data-mysql-0）。
   • Pod 重启或重新调度时，会绑定到相同的 PVC。

4. StatefulSet 的关键操作

(1) 扩容与缩容

• 扩容：增加 replicas 字段，新 Pod 按顺序创建。

  kubectl scale statefulset mysql --replicas=5
  

• 缩容：减少 replicas，Pod 按逆序终止。

  kubectl scale statefulset mysql --replicas=2
  

(2) 更新策略

• 滚动更新（RollingUpdate）：默认策略，按顺序更新 Pod（从高序号到低序号）。

  spec:updateStrategy:type: RollingUpdate
  

• 删除重建（OnDelete）：手动删除 Pod 后触发更新。

  spec:updateStrategy:type: OnDelete
  

(3) 删除 StatefulSet

• 默认会删除 Pod 但保留 PVC（需手动清理 PVC）：

  kubectl delete statefulset mysql
  kubectl delete pvc -l app=mysql  # 清理关联的 PVC
  

---

5. StatefulSet 的注意事项

1. 存储依赖：必须提前配置 StorageClass 或手动创建 PV。
2. 网络依赖：需搭配 Headless Service 实现稳定的 DNS。
3. 性能开销：有序性可能导致部署/扩展速度较慢。
4. 数据备份：需额外工具（如 Velero）备份 PVC 数据。

6.案列

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:name: nginxlabels:app: nginx
spec:ports:- port: 80name: webclusterIP: Noneselector:app: nginx---apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:name: nginx-statefulsetnamespace: default
spec:serviceName: nginxreplicas: 3selector:matchLabels:app: nginxtemplate:metadata:labels:app: nginxspec:containers:- name: nginximage: nginx:1.27.5ports:- containerPort: 80

7. 对比 StatefulSet 与 Deployment

特性	StatefulSet	Deployment
Pod 名称	唯一有序（如 web-0）	随机哈希（如 web-5x6d7）
存储	每个 Pod 独立 PVC	共享或无持久化存储
网络标识	稳定的 DNS	通过 Service 负载均衡
部署顺序	顺序创建/删除	并行创建
适用场景	数据库、有状态服务	无状态应用（如 Web）