概述

RC玉罐、Deployment屈嗤、DaemonSet都是面向無狀態(tài)的服務(wù)潘拨，它們所管理的Pod的IP、名字恢共，啟停順序等都是隨機的战秋，而StatefulSet是什么？顧名思義讨韭，有狀態(tài)的集合脂信，管理所有有狀態(tài)的服務(wù)，比如MySQL透硝、MongoDB集群等狰闪。
StatefulSet本質(zhì)上是Deployment的一種變體，在v1.9版本中已成為GA版本，它為了解決有狀態(tài)服務(wù)的問題，它所管理的Pod擁有固定的Pod名稱遂蛀，啟停順序，在StatefulSet中丽声，Pod名字稱為網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(hostname)，還必須要用到共享存儲觉义。

在Deployment中雁社，與之對應(yīng)的服務(wù)是service，而在StatefulSet中與之對應(yīng)的headless service晒骇，headless service霉撵，即無頭服務(wù)，與service的區(qū)別就是它沒有Cluster IP洪囤，解析它的名稱時將返回該Headless Service對應(yīng)的全部Pod的Endpoint列表徒坡。

除此之外，StatefulSet在Headless Service的基礎(chǔ)上又為StatefulSet控制的每個Pod副本創(chuàng)建了一個DNS域名瘤缩，這個域名的格式為：

$(podname).(headless server name)
FQDN： $(podname).(headless server name).namespace.svc.cluster.local

StatefulSet示例

接下來看一些示例喇完，演示下上面所說的特性，以加深理解

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"  #聲明它屬于哪個Headless Service.
  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:1.20.1
        ports:
        - containerPort: 80
          name: web
        volumeMounts:
        - name: www
          mountPath: /usr/share/nginx/html
  volumeClaimTemplates:   #可看作pvc的模板
  - metadata:
      name: www
    spec:
      accessModes: [ "ReadWriteOnce" ]
      storageClassName: "gluster-heketi"  #存儲類名剥啤，改為集群中已存在的
      resources:
        requests:
          storage: 1Gi

通過該配置文件何暮，可看出StatefulSet的三個組成部分：

• Headless Service：名為nginx，用來定義Pod網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識( DNS domain)铐殃。
• StatefulSet：定義具體應(yīng)用，名為Nginx跨新，有三個Pod副本富腊，并為每個Pod定義了一個域名。
• volumeClaimTemplates： 存儲卷申請模板域帐，創(chuàng)建PVC赘被，指定pvc名稱大小是整，將自動創(chuàng)建pvc，且pvc必須由存儲類供應(yīng)民假。

為什么需要 headless service 無頭服務(wù)浮入？
在用Deployment時，每一個Pod名稱是沒有順序的羊异，是隨機字符串事秀，因此是Pod名稱是無序的，但是在statefulset中要求必須是有序 野舶，每一個pod不能被隨意取代易迹，pod重建后pod名稱還是一樣的。而pod IP是變化的平道，所以是以Pod名稱來識別睹欲。pod名稱是pod唯一性的標(biāo)識符，必須持久穩(wěn)定有效一屋。這時候要用到無頭服務(wù)窘疮，它可以給每個Pod一個唯一的名稱 。

為什么需要volumeClaimTemplate冀墨？
對于有狀態(tài)的副本集都會用到持久存儲闸衫，對于分布式系統(tǒng)來講，它的最大特點是數(shù)據(jù)是不一樣的轧苫，所以各個節(jié)點不能使用同一存儲卷楚堤，每個節(jié)點有自已的專用存儲，但是如果在Deployment中的Pod template里定義的存儲卷含懊，是所有副本集共用一個存儲卷身冬，數(shù)據(jù)是相同的，因為是基于模板來的 岔乔，而statefulset中每個Pod都要自已的專有存儲卷酥筝，所以statefulset的存儲卷就不能再用Pod模板來創(chuàng)建了，于是statefulSet使用volumeClaimTemplate雏门，稱為卷申請模板嘿歌，它會為每個Pod生成不同的pvc，并綁定pv茁影， 從而實現(xiàn)各pod有專用存儲宙帝。這就是為什么要用volumeClaimTemplate的原因。

創(chuàng)建：

$ kubectl create -f nginx.yaml 
service "nginx" created
statefulset "web" created

看下這三個Pod創(chuàng)建過程：

#第一個是創(chuàng)建web-0
$ kubectl get pod
web-0                     1/1       ContainerCreating   0          51s

#待web-0 running且ready時募闲，創(chuàng)建web-1
$ kubectl get pod
web-0                     1/1       Running             0          51s
web-1                     0/1       ContainerCreating   0          42s

#待web-1 running且ready時步脓，創(chuàng)建web-2
$ kubectl get pod
web-0                     1/1       Running             0          1m
web-1                     1/1       Running             0          45s
web-2                     1/1       ContainerCreating   0          36s

#最后三個Pod全部running且ready
$ kubectl get pod
NAME                      READY     STATUS    RESTARTS   AGE
web-0                     1/1       Running   0          4m
web-1                     1/1       Running   0          3m
web-2                     1/1       Running   0          1m

根據(jù)volumeClaimTemplates自動創(chuàng)建的PVC

$ kubectl get pvc
NAME              STATUS    VOLUME                                  CAPACITY   ACCESS MODES   STORAGECLASS     AGE
www-web-0         Bound     pvc-ecf003f3-828d-11e8-8815-000c29774d39   2G        RWO          gluster-heketi   7m
www-web-1         Bound     pvc-0615e33e-828e-11e8-8815-000c29774d39   2G        RWO          gluster-heketi   6m
www-web-2         Bound     pvc-43a97acf-828e-11e8-8815-000c29774d39   2G        RWO          gluster-heketi   4m

如果集群中沒有StorageClass的動態(tài)供應(yīng)PVC的機制，也可以提前手動創(chuàng)建多個PV、PVC靴患，手動創(chuàng)建的PVC名稱必須符合之后創(chuàng)建的StatefulSet命名規(guī)則：(volumeClaimTemplates.name)-(pod_name)

Statefulset名稱為web 三個Pod副本: web-0仍侥，web-1,web-2，volumeClaimTemplates名稱為：www鸳君，那么自動創(chuàng)建出來的PVC名稱為www-web[0-2]农渊，為每個Pod創(chuàng)建一個PVC。

規(guī)律總結(jié)：

匹配Pod name(網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識)的模式為：(序號)或颊，比如上面的示例：web-0砸紊，web-1，web-2饭宾。

StatefulSet為每個Pod副本創(chuàng)建了一個DNS域名批糟，這個域名的格式為： $(podname).(headless server name)，也就意味著服務(wù)間是通過Pod域名來通信而非Pod IP看铆，因為當(dāng)Pod所在Node發(fā)生故障時徽鼎，Pod會被飄移到其它Node上，Pod IP會發(fā)生變化弹惦，但是Pod域名不會有變化否淤。

StatefulSet使用Headless服務(wù)來控制Pod的域名，這個域名的FQDN為：(namespace).svc.cluster.local棠隐，其中石抡，“cluster.local”指的是集群的域名。

根據(jù)volumeClaimTemplates助泽，為每個Pod創(chuàng)建一個pvc啰扛，pvc的命名規(guī)則匹配模式：(volumeClaimTemplates.name)-(pod_name)，比如上面的volumeMounts.name=www嗡贺， Pod name=web-[0-2]隐解，因此創(chuàng)建出來的PVC是www-web-0、www-web-1诫睬、www-web-2煞茫。

刪除Pod不會刪除其pvc，手動刪除pvc將自動釋放pv摄凡。
關(guān)于Cluster Domain续徽、headless service名稱、StatefulSet 名稱如何影響StatefulSet的Pod的DNS域名的示例：

Statefulset的啟停順序：

• 有序部署：部署StatefulSet時亲澡，如果有多個Pod副本钦扭，它們會被順序地創(chuàng)建（從0到N-1）并且，在下一個Pod運行之前所有之前的Pod必須都是Running和Ready狀態(tài)床绪。

• 有序刪除：當(dāng)Pod被刪除時土全，它們被終止的順序是從N-1到0捎琐。

• 有序擴展：當(dāng)對Pod執(zhí)行擴展操作時，與部署一樣裹匙，它前面的Pod必須都處于Running和Ready狀態(tài)

Statefulset Pod管理策略：

在v1.7以后，通過允許修改Pod排序策略末秃，同時通過.spec.podManagementPolicy字段確保其身份的唯一性概页。

• OrderedReady：上述的啟停順序，默認(rèn)設(shè)置练慕。
• Parallel：告訴StatefulSet控制器并行啟動或終止所有Pod惰匙，并且在啟動或終止另一個Pod之前不等待前一個Pod變?yōu)镽unning and Ready或完全終止。

StatefulSet使用場景：

• 穩(wěn)定的持久化存儲铃将，即Pod重新調(diào)度后還是能訪問到相同的持久化數(shù)據(jù)项鬼，基于PVC來實現(xiàn)。

• 穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識符劲阎，即Pod重新調(diào)度后其PodName和HostName不變绘盟。

• 有序部署，有序擴展悯仙，基于init containers來實現(xiàn)龄毡。

• 有序收縮。

更新策略

在Kubernetes 1.7及更高版本中锡垄，通過.spec.updateStrategy字段允許配置或禁用Pod沦零、labels、source request/limits货岭、annotations自動滾動更新功能路操。

• OnDelete：通過.spec.updateStrategy.type 字段設(shè)置為OnDelete，StatefulSet控制器不會自動更新StatefulSet中的Pod千贯。用戶必須手動刪除Pod屯仗，以使控制器創(chuàng)建新的Pod。

• RollingUpdate：通過.spec.updateStrategy.type 字段設(shè)置為RollingUpdate丈牢，實現(xiàn)了Pod的自動滾動更新祭钉，如果.spec.updateStrategy未指定，則此為默認(rèn)策略己沛。

StatefulSet控制器將刪除并重新創(chuàng)建StatefulSet中的每個Pod慌核。它將以Pod終止（從最大序數(shù)到最小序數(shù)）的順序進行，一次更新每個Pod申尼。在更新下一個Pod之前垮卓，必須等待這個Pod Running and Ready。

• Partitions：通過指定 .spec.updateStrategy.rollingUpdate.partition 來對 RollingUpdate 更新策略進行分區(qū)师幕，如果指定了分區(qū)粟按，則當(dāng) StatefulSet 的 .spec.template 更新時诬滩，具有大于或等于分區(qū)序數(shù)的所有 Pod 將被更新。
  具有小于分區(qū)的序數(shù)的所有 Pod 將不會被更新灭将，即使刪除它們也將被重新創(chuàng)建疼鸟。如果 StatefulSet 的 .spec.updateStrategy.rollingUpdate.partition 大于其 .spec.replicas，則其 .spec.template 的更新將不會傳播到 Pod庙曙。在大多數(shù)情況下空镜，不需要使用分區(qū)。

參考：
https://www.cnblogs.com/tylerzhou/p/11027559.html

https://www.cnblogs.com/buyicoding/p/12591259.html