一、Kubernetes無狀態服務VS有狀態服務
1）Kubernetes無狀態服務
Kubernetes無狀態服務特徵：
1）是指該服務運行的實例不會在本地存儲需要持久化的數據，並且多個實例對於同一請求響應的結果是完全一致的；
2）多個實例可以共享相同的持久化數據。例如：nginx實例、tomcat實例等；
3）相關的Kubernetes資源有：ReplicaSet、ReplicationController、Deployment等，由於是無狀態服務，所以這些控制器創建的Pod名稱都是隨機性的。並且在縮容時並不會明確縮容某一個Pod，而是隨機的，因爲所有實例得到的返回值都是一樣的，所以縮容任何一個Pod都可以；
2）Kubernetes有狀態服務
Kubernetes有狀態服務特徵：
1）有狀態服務可以說是需要數據存儲功能的服務、或者指多線程類型的服務、隊列等。（比如：mysql數據庫、kafka、zookeeper等）；
2）每個實例都需要自己獨立的持久化存儲，並且在Kubernetes中通過聲明模板的方式來進行定義。持久卷聲明模板在創建pod之前創建，綁定到pod中，模板可以定義多個；
3）相關的Kubernetes資源有：StatefulSet。由於是有狀態的服務，所以每個Pod都有特定的名稱和網絡標識。比如Pod名稱是由StatefulSet名+有序的數字組成（0、1、2……）；
4）在進行縮容操作時，可以明確知道會縮容那一個Pod，從數字最大的開始。並且StatefulSet在已有實例不健康的情況下是不允許做縮容操作的；
3）無狀態服務和有狀態服務的區別
主要表現在以下方面：
1）實例數量：無狀態服務可以有一個或多個實例，因此支持兩種服務容量調節模式；有狀態服務職能有一個實例，不允許創建多個實例，因此也不支持服務容量的調節；
2）存儲卷：無狀態服務可以有存儲卷，也可以沒有，即使有也無法備份存儲卷中的數據；有狀態服務必須要有存儲卷，並且在創建服務時，必須指定該存儲卷分配的磁盤空間大小；
3）數據存儲： 無狀態服務運行過程中的所有數據（除日誌和監控數據）都存在容器實例裏的文件系統中，如果實例停止或者刪除，則這些數據都將丟失，無法找回；而對於有狀態服務，凡是已經掛載了存儲卷的目錄下的文件內容都可以隨時進行備份，備份的數據可以下載，也可以用於恢復新的服務。但對於沒有掛載卷的目錄下的數據，仍然是無法備份和保存的，如果實例停止或者刪除，這些非掛載卷裏的文件內容同樣會丟失。
4）StatefulSet概述
StatefulSet是Kubernetes提供的管理有狀態應用的負載管理控制器API。在Pods管理的基礎上，保證Pods的順序和一致性。與Deployment一樣，StatefulSet也是使用容器的Spec來創建Pod，與之不同StatefulSet創建的Pods在生命週期中會保持持久的標記（例如Pod Name）。
5）StatefulSet特點
1）穩定的持久化存儲，即Pod重新調度後還是能訪問到相同的持久化數據，基於PVC來實現；
2）穩定的網絡標誌，即Pod重新調度後其PodName和HostName不變，基於Headless Service（即沒有Cluster IP的Service）來實現；
3）有序部署，有序擴展，即Pod是有順序的，在部署或者擴展的時候要依據定義的順序依次依次進行（即從0到N-1，在下一個Pod運行之前所有之前的Pod必須都是Running和Ready狀態），基於init containers來實現；
4）有序收縮，有序刪除（即從N-1到0）；
二、使用StatefulSet實現自動創建PVC
1）搭建NFS共享存儲
爲了方便，就直接在master節點上部署NFS存儲了！
[root@master ~]# yum -y install nfs-utils rpcbind
[root@master ~]# vim /etc/exports
/nfsdata *(rw,sync,no_root_squash)
[root@master ~]# mkdir /nfsdata
[root@master ~]# systemctl start nfs-server
[root@master ~]# systemctl start rpcbind
[root@master ~]# showmount -e
Export list for master:
/nfsdata *2）創建rbac授權
[root@master ~]# vim rbac-rolebind.yaml
apiVersion: v1 #創建一個用於認證的服務賬號
kind: ServiceAccount
metadata:
name: nfs-provisioner
---
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1 #創建羣集規則
kind: ClusterRole
metadata:
name: nfs-provisioner-runner
rules:
- apiGroups: [""]
resources: ["persistentvolumes"]
verbs: ["get", "list", "watch", "create", "delete"]
- apiGroups: [""]
resources: ["persistentvolumeclaims"]
verbs: ["get", "list", "watch", "update"]
- apiGroups: ["storage.k8s.io"]
resources: ["storageclasses"]
verbs: ["get", "list", "watch"]
- apiGroups: [""]
resources: ["events"]
verbs: ["watch", "create", "update", "patch"]
- apiGroups: [""]
resources: ["services", "endpoints"]
verbs: ["get","create","list", "watch","update"]
- apiGroups: ["extensions"]
resources: ["podsecuritypolicies"]
resourceNames: ["nfs-provisioner"]
verbs: ["use"]
---
kind: ClusterRoleBinding #將服務認證用戶與羣集規則進行綁定
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
metadata:
name: run-nfs-provisioner
subjects:
- kind: ServiceAccount
name: nfs-provisioner
namespace: default #必寫字段，否則會提示錯誤
roleRef:
kind: ClusterRole
name: nfs-provisioner-runner
apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
[root@master ~]# kubectl apply -f rbac-rolebind.yaml 3）創建nfs-deployment.資源
[root@master ~]# vim nfs-deployment.yaml
apiVersion: extensions/v1beta1
kind: Deployment
metadata:
name: nfs-client-provisioner
spec:
replicas: 1 #指定副本數量爲1
strategy:
type: Recreate #指定策略類型爲重置
template:
metadata:
labels:
app: nfs-client-provisioner
spec:
serviceAccount: nfs-provisioner #指定rbac yanl文件中創建的認證用戶賬號
containers:
- name: nfs-client-provisioner
image: registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/open-ali/nfs-client-provisioner #使用的鏡像
volumeMounts:
- name: nfs-client-root
mountPath: /persistentvolumes #指定容器內掛載的目錄
env:
- name: PROVISIONER_NAME #容器內的變量用於指定提供存儲的名稱
value: lzj
- name: NFS_SERVER #容器內的變量用於指定nfs服務的IP地址
value: 192.168.1.1
- name: NFS_PATH #容器內的變量指定nfs服務器對應的目錄
value: /nfsdata
volumes: #指定掛載到容器內的nfs的路徑及IP
- name: nfs-client-root
nfs:
server: 192.168.1.1
path: /nfsdata
[root@master ~]# kubectl apply -f nfs-deployment.yaml
[root@master ~]# kubectl get pod
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
nfs-client-provisioner-66df958f9c-mbvhv 1/1 Running 0 2m34s4）創建SC（Storage Class）
[root@master ~]# vim sc.yaml
apiVersion: storage.k8s.io/v1
kind: StorageClass
metadata:
name: stateful-nfs
namespace: xiaojiang-test
provisioner: lzj #這個要和nfs-client-provisioner的env環境變量中的PROVISIONER_NAME的value值對應。
reclaimPolicy: Retain #指定回收策略爲Retain（手動釋放）
[root@master ~]# kubectl apply -f sc.yaml
[root@master ~]# kubectl get StorageClass
NAME PROVISIONER AGE
stateful-nfs lzj 17s5）創建Pod
[root@master ~]# vim statefulset.yaml
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
name: headless-svc #從名稱就可以是無頭服務
labels:
app: headless-svc
spec:
ports:
- port: 80
name: myweb
selector:
app: headless-pod
clusterIP: None #不分配羣集的IP地址，所以不具備負載均衡的能力
---
apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet #定義pod中運行的應用
metadata:
name: statefulset-test
spec:
serviceName: headless-svc
replicas: 3
selector:
matchLabels:
app: headless-pod
template:
metadata:
labels:
app: headless-pod
spec:
containers:
- image: httpd
name: myhttpd
ports:
- containerPort: 80
name: httpd
volumeMounts:
- mountPath: /usr/local/apache2/htdocs
name: test
volumeClaimTemplates: #定義創建PVC使用的模板
- metadata:
name: test
annotations: #這是指定storageclass
volume.beta.kubernetes.io/storage-class: stateful-nfs
spec:
accessModes:
- ReadWriteOnce
resources:
requests:
storage: 100Mi
[root@master ~]# kubectl apply -f statefulset.yaml
[root@master ~]# kubectl get pod
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
nfs-client-provisioner-66df958f9c-mbvhv 1/1 Running 0 10m
statefulset-test-0 1/1 Running 0 29s
statefulset-test-1 1/1 Running 0 18s
statefulset-test-2 1/1 Running 0 11s
[root@master ~]# kubectl get pv
[root@master ~]# kubectl get pvc #PV與PVC已經生成
[root@master ~]# ls /nfsdata/
default-test-statefulset-test-0-pvc-54d0b06c-698e-4f1a-8327-255b10978cbe
default-test-statefulset-test-1-pvc-1b499d49-a787-4f2b-b238-404b05f75fd7
default-test-statefulset-test-2-pvc-7766f8da-6f3b-4c1f-9eb8-dfadda1e656f
[root@master ~]# echo "hello world" > /nfsdata/default-test-statefulset-test-0-pvc-54d0b06c-698e-4f1a-8327-255b10978cbe/index.html
[root@master ~]# kubectl get pod -o wide | grep test-0
statefulset-test-0 1/1 Running 0 4m53s 10.244.2.4 node02 <none> <none>
[root@master ~]# curl 10.244.2.4
hello world
[root@master ~]# curl -I 10.244.2.4
HTTP/1.1 200 OK
Date: Wed, 12 Feb 2020 09:52:04 GMT
Server: Apache/2.4.41 (Unix)
Last-Modified: Wed, 12 Feb 2020 09:45:37 GMT
ETag: "c-59e5dd5ac0a63"
Accept-Ranges: bytes
Content-Length: 12
Content-Type: text/html
#可以看出現在提供web頁面的服務是Apache6）對pod進行更新並擴容
[root@master ~]# vim statefulset.yaml
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
name: headless-svc
labels:
app: headless-svc
spec:
ports:
- port: 80
name: myweb
selector:
app: headless-pod
clusterIP: None
---
apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
name: statefulset-test
spec:
updateStrategy:
rollingUpdate:
partition: 2 #默認值爲0（表示所有都會更新），值爲2表示第三個pod進行更新
serviceName: headless-svc
replicas: 10
selector:
matchLabels:
app: headless-pod
template:
metadata:
labels:
app: headless-pod
spec:
containers:
- image: nginx #更換擴容時使用的鏡像
name: myhttpd
ports:
- containerPort: 80
name: httpd
volumeMounts:
- mountPath: /usr/share/nginx/html/ #更換容器中的主目錄
name: test
volumeClaimTemplates:
- metadata:
name: test
annotations: #這是指定storageclass
volume.beta.kubernetes.io/storage-class: stateful-nfs
spec:
accessModes:
- ReadWriteOnce
resources:
requests:
storage: 100Mi
[root@master ~]# kubectl apply -f statefulset.yaml
[root@master ~]# kubectl get pod -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATES
nfs-client-provisioner-66df958f9c-mbvhv 1/1 Running 0 35m 10.244.2.2 node02 <none> <none>
statefulset-test-0 1/1 Running 0 21m 10.244.2.4 node02 <none> <none>
statefulset-test-1 1/1 Running 0 20m 10.244.1.4 node01 <none> <none>
statefulset-test-2 1/1 Running 0 3m52s 10.244.1.9 node01 <none> <none>
statefulset-test-3 1/1 Running 0 4m54s 10.244.2.5 node02 <none> <none>
statefulset-test-4 1/1 Running 0 4m43s 10.244.1.6 node01 <none> <none>
statefulset-test-5 1/1 Running 0 4m31s 10.244.2.6 node02 <none> <none>
statefulset-test-6 1/1 Running 0 4m25s 10.244.1.7 node01 <none> <none>
statefulset-test-7 1/1 Running 0 4m19s 10.244.2.7 node02 <none> <none>
statefulset-test-8 1/1 Running 0 4m12s 10.244.1.8 node01 <none> <none>
statefulset-test-9 1/1 Running 0 4m3s 10.244.2.8 node02 <none> <none>
[root@master ~]# ls /nfsdata/ | wc -l
10
[root@master ~]# curl -I 10.244.2.4
HTTP/1.1 200 OK
Date: Wed, 12 Feb 2020 10:05:34 GMT
Server: Apache/2.4.41 (Unix)
Last-Modified: Wed, 12 Feb 2020 09:45:37 GMT
ETag: "c-59e5dd5ac0a63"
Accept-Ranges: bytes
Content-Length: 12
Content-Type: text/html
[root@master ~]# curl -I 10.244.2.8
HTTP/1.1 403 Forbidden
Server: nginx/1.17.8
Date: Wed, 12 Feb 2020 10:05:41 GMT
Content-Type: text/html
Content-Length: 153
Connection: keep-alive由此可以看出在在擴容、縮容過程中，pod的生成或刪除操作也是有順序；並不會更改pod，這就是StatefulSet的特點！
————————————本文到此結束，感謝閱讀————————————