StatefulSet 介绍

需要借助 operater完成有状态应用的迁移

需要指定replicas 但是每个replicas的标志是固定的, 由Headless Service 生成
需要持久化存储并且每个pod副本(容器应用)需要独占存储所以就用volumeTemplate定义
pod的管理策略需要有先后之分
通常需要开发代码完成有状态应用的扩容重启缩容等场景

功能：负责编排有状态（Stateful Application）应用

有状态应用解释

会在其会话中保存客户端的数据，并且有可能会在客户端下一次的请求中使用这些数据

应用上常见的状态类型：会话状态、连接状态、配置状态、集群状态、持久性状态等

大型应用通常具有众多功能模块，这些模块通常会被设计为有状态模块和无状态模块两部分

业务逻辑模块一般会被设计为无状态，这些模块需要将其状态数据保存在有状态的中间件服务上，如消息队列、数据库或缓存系统等
无状态的业务逻辑模块易于横向扩展，有状态的后端则存在不同的难题

StatefulSet控制器的特殊设计

StatefulSet控制器自Kubernetes v1.9版本才正式引入，为实现有状态应用编排，它依赖于几个特殊设计

各Pod副本分别具有唯一的名称标识

这依赖于一个专用的Headless Service实现

基于Pod管理策略（Pod Management Policy）

定义创建、删除及扩缩容等管理操作期间，施加在Pod副本上的操作方式

OrderedReady 参数
- 例如mysql 主从复制的创建需要先上主库然后再上从库
- 创建或扩容时，顺次完成各Pod副本的创建
  - 要求只有前一个Pod转为Ready状态后，才能进行后一个Pod副本的创建
- 删除或缩容时，逆序、依次完成相关Pod副本的终止
Parallel 参数
- 各Pod副本的创建或删除操作不存在顺序方面的要求，可同时进行

各Pod副本存储的状态数据并不相同，需要专用且稳定的Volume 确保数据是独占的

基于podTemplate定义Pod模板
在podTemplate上使用volumeTemplate为各Pod副本动态置备PersistentVolume

在动态的环境中按需临时创建pvc

需要volumeTemplate 定义pv和pvc

Pod副本的专用名称标识

每个StatefulSet对象强依赖于一个专用的Headless Service对象

StatefulSet中的各Pod副本分别拥有唯一的名称标识

前缀格式为“ $(statefulset_name)-$ (ordinal)”
后缀格式为“ $(service_name).$ (namespace).cluster.local”

各Pod的名称标识可由ClustrDNS直接解析为Pod IP

volumeTemplate

在创建Pod副本时绑定至专有的PVC
PVC的名称遵循特定的格式，从而能够与StatefulSet控制器对象的Pod副本建立关联关系
支持从静态置备或动态置备的PV(建议的方式)中完成绑定
删除Pod（例如缩容），并不会一并删除相关的PVC

StatefulSet存在的问题

各有状态、分布式应用在启动、扩容、缩容等运维操作上的步骤存在差异，甚至完全不同，因而StatefulSet只能提供一个基础的编排框架
有状态应用所需要的管理操作，需要由用户自行编写代码完成

StatefulSet 资源规范及示例

StatefulSet yaml示例

创建 headless service

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: demodb
  namespace: default
  labels:
    app: demodb
spec:
  clusterIP: None
  ports:
  - port: 9907
  selector:
    app: demodb

创建StatefulSet

apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
  name: demodb
  namespace: default
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: demodb
  serviceName: "demodb"
  replicas: 2
  template:
    metadata:
      labels:
        app: demodb
    spec:
      containers:
      - name: demodb-shard
        image: ikubernetes/demodb:v0.1
        ports:
        - containerPort: 9907
          name: db
        env:
        - name: DEMODB_DATADIR
          value: "/demodb/data"
        livenessProbe:
          initialDelaySeconds: 2
          periodSeconds: 10
          httpGet:
            path: /status
            port: db
        readinessProbe:
          initialDelaySeconds: 15
          periodSeconds: 30
          httpGet:
            path: /status?level=full
            port: db 
        volumeMounts:
        - name: data
          mountPath: /demodb/data
  volumeClaimTemplates:
  - metadata:
      name: data
    spec:
      accessModes: [ "ReadWriteOnce" ]
      storageClassName: "nfs-csi"
      resources:
        requests:
          storage: 2Gi

StatefulSet 更新策略

rollingUpdate：滚动更新，自动触发
onDelete：删除时更新，手动触发

配置策略参数

maxUnavailable

定义单批次允许更新的最大副本数量

partition

用于定义更新分区的编号
其序号大于等于该编号的Pod都将被更新，小于该分区号的都不予更新；
默认编号为0，即更新所有副本；

Operator 简介(增强的StatefulSet)

operatorhub.io/

Operator 是增强型的控制器（Controller），它扩展了Kubernetes API的功能，并基于该扩展管理复杂应用程序

Operator 是 Kubernetes 的扩展软件，它利用定制的资源类型来增强自动化管理应用及其组件的能力，从而扩展了集群的行为模式
使用自定义资源（例如CRD）来管理应用程序及其组件
将应用程序视为单个对象，并提供面向该应用程序的自动化管控操作，例如部署、配置、升级、备份、故障转移和灾难恢复等

kubernetes-statefulset介绍