浅谈kubernetes之statefulset

  什么是StatefuleSets？

  目前容器里跑的服务有两类，无状态和有状态。无状态服务异常后，可以直接删掉并新建一个，管理起来非常简单。但是对于有状态服务，它要求有更长的生命周期，并且要保持网络、存储的稳定性。在一个集群的情况下，集群成员之间如何能保持稳定的成员关系？这都对容器编排系统提出了新的挑战。

有状态pod特性：

•  稳定的、唯一的网络标识。 
• 稳定的、持久化的存储。 
• 有序的、优雅的部署和扩展。
• 有序的、优雅的删除和停止。

而StatefulSets的目的就是给为数众多的有状态服务提供正确的控制器支持，给有状态Pod提供唯一标志的控制器，可以保证有状态pod集群的部署和扩展

  使用StatefulSets的时机

  不一定所有的有存储应用都是适合移植到 Kubernetes 上的，在移植存储层和编排框架之前，需要考虑以下几个问题，然后再这几个问题的基础上考虑采用ReplicaSets还是Statefulsets：

3. kubernetes 1.6 版本 StatefulSets 特性

  创建副本

   StatefulSets按顺序创建副本。例如，StatefulSets创建一个3副本的有状态服务，statefulset描述文件中replicas为 3，如下所示：

     apiVersion: apps/v1beta1
     kind: StatefulSet
     metadata:
       name: web
     spec:
       serviceName: "nginx"
     replicas: 3
     template:
       metadata:
         labels:
           app: nginx
      spec:
        terminationGracePeriodSeconds: 10
        containers:
        - name: test
          image: gcr.io/google_containers/nginx-slim:0.8
          ports:
          - containerPort: 80
            name: test
          volumeMounts:
          - name: disk
            mountPath: /usr/share/nginx/html
    volumeClaimTemplates:
    - metadata:
        name: disk
      spec:
        accessModes: [ "ReadWriteOnce" ]
        storageClassName: my-storage-class
        resources:
          requests:
            storage: 1Gi

   创建步骤如下：

     1) 先创建pod-0，等pod-0状态为Running and Ready 后，再创建pod-1；

     2) 等pod-1 状态为Running and Ready 后，再创建pod-2；

     3) 若pod-0创建失败，则创建pod-1，等pod-1状态为Running and Ready后，再重试创建pod-0（而不是创建pod-2）；

     4）等pod-0重新创建成功，再创建pod-2

  删除副本

   StatefulSets按倒序删除pod（或者缩容，replicas 变为 1）。例如，StatefulSets删除pod-0、pod-1、pod-2 3副本的有状态服务，步骤如下：

     1) 先删除pod-2，等pod-2 完全关机并彻底删除后，再开始删除pod-1；

     2) 如果删除pod-2后，发现pod-0状态不健康，则先不删除pod-1，等pod-0重新变成Running and Ready 后，再开始删除pod-1

总之，statefulsets总是按顺序部署服务。

4. kubernetes 1.7 版本 StatefulSets 新增特性

   在1.6版本中，StatefulSets只有当前序Pod都运行起来才能创建后面的Pod。虽然一个Pod挂掉不会死锁，但如果是Unhealthy状态会卡住这个过程。尤其是，如果pod-0和pod-4都挂了，当前的实现会试着重启pod-0，而pod-4只有pod-0起来后才能启动。这样的表现很安全，但是对于另外一些有状态应用，不需要考虑已经部署的Pod的顺序，那么上面的规则会带来一些约束，造成不必要的不可用现象。所以需要指定一个注解(annotation)来与StatefulSetController进行通信，让它可以同时处理多个Pod。

   在1.7版本中，StatefulSets可以通过定义spec.podManagementPolicy来实现并行控制pod的创建和删除，不用再等待前序pods已部署。（不设置则默认顺序部署）

  1.7版本中，还可以通过定义spec.updateStrategy来开启或者禁用自动更新statefulset集群中pod资源对象的配置项，例如 containers，labels，resoruce request/limits,annotations等。

  1.7版本中，增加了spec.updateStrategy字段，若定义该字段为OnDelete，则StatefulSet控制器将不会再去自动更新StatefulSet集群中的pod，用户需手动删除非健康状态的pod，如此StatefulSet控制器才能重新部署该pod。