Kubernetes進階之StatefulSet有狀態部署

K8s有狀態應用部署
目錄：分為兩類
1.Headless Service
2.StatefulSet

? 部署有狀態應用
? 解決Pod獨立生命周期，保持Pod啟動順序和唯一性

1. 穩定，唯一的網絡標識符，持久存儲
2. 有序，優雅的部署和擴展、刪除和終止
3. 有序，滾動更新
   應用場景：數據庫

說在前面的話，像我們的Mysql或者Redis了，Zookerper等等這些適不適合部署在K8s中，其實呢不是太適合，但部署在里面也可以，比如部署一個Mysql來講吧，部署到k8s中還是很容易的就一個Mysql實例，就像部署其他應用一樣，通過service、IP去訪問它，但是要是作為集群的狀態去部署的話，那可能就比較麻煩了。
第一點：比如做一個Mysql的主從，Mysql主從它是有主從拓撲關系的，一個主一個從，而且各自的數據都不一樣，這就意味著，你要想搭建一個Mysql的主從，你要知道它的相互的ip地址，就是從肯定要知道主的ip地址，然后從連接主的ip地址，做數據的同步。
第二點：它的存儲，它兩個存儲的信息都不太一樣，那怎么去保證它兩個數據的存儲保證持久化呢，一個集群中可能會有多個節點，要是部署到k8s中，必須要保證部署的應用，在任意的節點都能使用原來的狀態，也就是說某一個節點掛了，上面的pod飄移到另一個節點，能不能用到之前的狀態，所以要考慮這些問題。
而k8s設計的精髓在于并不是你部署一個單的實例，而是在于它的一個分布式一個部署，具有故障恢復能力的應用，所以就談到了有狀態和無狀態應用。

有狀態應用：DB,好比一個Mysql主從，考慮兩點（自己的存儲，必須是遠程的存儲，在任意節點掛載都恢復原來的狀態）而且還有網絡ID的唯一，需要做主從的連接，我們的pod是短暫的，重建一個ip就換了，得保證這個ip一直去使用，不管是重建還是遷移pod，都能去使用。
無狀態應用：典型的就是web系統，本身就沒有什么狀態去維護，比如部署了三個副本，不需要考慮其他兩個副本是什么樣的，跟它沒有直接的關系，本地也沒有什么持久化的數據，即使其中有一個副本掛了，幫它在其他節點起來，仍然可以繼續提供服務，對原基礎服務是沒有任何影響的，所以這是一個前提，典型的就是web。

在k8s中呢在1.10版本之后有狀態部署才支持好一點，但是剛開始在落地K8s的時候，而不會去考慮有狀態部署的，主要做無狀態的部署，而數據庫適不適合部署在k8s中，在看k8s的一些特性，k8s有適合的一些特性，比如具有一些訪問比較大的應用，版本迭代快的應用，或者彈性伸縮的一些應用，凡是這些是適合放在k8s，k8s最早就支持無狀態，也是一直在推薦，有狀態的也是比較復雜，復雜點就在與有狀態的都是一些集群化的，比如zookerper,
Mysql主從，這些都是需要自身的一個狀態維護的，這些部署進去呢，可能去考慮它這個網絡拓撲關系，還有存儲狀態的持久化，而數據庫不具備這些特點，部署一個數據庫一般配置比較高一些，可以會抗很多的并發量，而且要擴容的話也是很方便，而且傳統的部署文章也很多，也比較成熟，在k8s中部署這些東西，那絕對是一種挑戰，所以要根據不同的應用特點去考慮上k8s,不要一味地上k8s，而且得不償失，達不到預期的效果，領導也會批你，所以在談有狀態部署的話,可以在兩者出發，一個是Headless Service維護網絡的，一個是StatefulSet維護存儲狀態的。

statefulSet是一個控制器，與Deployment存在的原則一樣，都是部署應用的，而Statefulset它主要是部署有狀態應用的，而deployment是部署無狀態應用的

Headless Service 其實和service差不多，這不過定義的這個叫無頭服務，它們之間唯一的區別就是將Cluster ip 設置為了none，不會幫你配置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

怎么去訪問？我們給它定義一個標識
創建完之后會有這個標識符，它會使用這個DNS來解析這個名稱，來相互的訪問，headless就不會通過ip去訪問了，必須通過名稱去訪問，

[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

這里的statfulset的 serviceName: my-service字段要關聯起來，這樣才能去基于名稱去訪問
可以通過busybox測試工具通過nslookup去測試解析。解析我們的my-service就能解析到
這里會分配一個名稱，這個my-service和這個編號是永久的，可以通過這個名稱訪問pod
要是mysql主從的話就可以通過訪問這個標簽來連接我們從庫的狀態，這個是維護的網絡狀態
然后再來看一下存儲狀態

官方文檔這個實例
https://kubernetes.io/docs/concepts/workloads/controllers/statefulset/
這個其實我們也是部署一個nginx,使用的headless,ClusterIP為none,然后用headless來維護statefulset起得pod網絡id為1，以 volumeClaimTemplates:來維護pod獨立的一個存儲

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

這是我們的存儲要寫我們nfs的名稱
managed-nfs-storage

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

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

這里會給我們自動創建pv，并掛載到我們的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保證它的網絡，statefulset存儲模版來保證每個pod存儲的唯一性，這樣才解決了有狀態應用的兩大痛點