Kubernetes StatefulSets

StatefulSets（有状态系统服务设计）在Kubernetes 1.7中还是beta特性，同时StatefulSets是1.4 版本中PetSets的替代品。PetSets的用户参考1.5 升级指南 。

使用StatefulSets

在具有以下特点时使用StatefulSets：

• 稳定性，唯一的网络标识符。
• 稳定性，持久化存储。
• 有序的部署和扩展。
• 有序的删除和终止。
• 有序的自动滚动更新。

Pod调度运行时，如果应用不需要任何稳定的标示、有序的部署、删除和扩展，则应该使用一组无状态副本的控制器来部署应用，例如 Deployment 或 ReplicaSet更适合无状态服务需求。

限制

• StatefulSet还是beta特性，在Kubernetes 1.5版本之前任何版本都不可以使用。
• 与所有alpha / beta 特性的资源一样，可以通过apiserver配置-runtime-config来禁用StatefulSet。
• Pod的存储，必须基于请求storage class的PersistentVolume Provisioner或由管理员预先配置来提供。
• 基于数据安全性设计，删除或缩放StatefulSet将不会删除与StatefulSet关联的Volume。
• StatefulSets需要Headless Service负责Pods的网络的一致性（必须创建此服务）。

组件

示例：

• name为nginx的Headless Service用于控制网络域。
• StatefulSet（name为web）有一个Spec，在一个Pod中启动具有3个副本的nginx容器。
• volumeClaimTemplates使用PersistentVolumes供应商的PersistentVolume来提供稳定的存储。

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx
  labels:
    app: nginx
spec:
  ports:
  - port: 80
    name: web
  clusterIP: None
  selector:
    app: nginx
---
apiVersion: apps/v1beta1
kind: StatefulSet
metadata:
  name: web
spec:
  serviceName: "nginx"
  replicas: 3
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      terminationGracePeriodSeconds: 10
      containers:
      - name: nginx
        image: gcr.io/google_containers/nginx-slim:0.8
        ports:
        - containerPort: 80
          name: web
        volumeMounts:
        - name: www
          mountPath: /usr/share/nginx/html
  volumeClaimTemplates:
  - metadata:
      name: www
    spec:
      accessModes: [ "ReadWriteOnce" ]
      storageClassName: my-storage-class
      resources:
        requests:
          storage: 1Gi

部署和扩展

• 对于具有N个副本的StatefulSet，当部署Pod时，将会顺序从{0..N-1}开始创建。
• Pods被删除时，会从{N-1..0}的相反顺序终止。
• 在将缩放操作应用于Pod之前，它的所有前辈必须运行和就绪。
• 对Pod执行扩展操作时，前面的Pod必须都处于Running和Ready状态。
• 在Pod终止之前，所有successors都须完全关闭。

不要将StatefulSet的pod.Spec.TerminationGracePeriodSeconds值设置为0，这样设置不安全，建议不要这么使用。更多说明，请参考force deleting StatefulSet Pods.

在上面示例中，会按顺序部署三个pod（name: web-0、web-1、web-2）。web-0在Running and Ready状态后开始部署web-1，web-1在Running and Ready状态后部署web-2，期间如果web-0运行失败，web-2是不会被运行，直到web-0重新运行，web-1、web-2才会按顺序进行运行。

如果用户通过StatefulSet来扩展修改部署pod副本数，比如修改replicas=1，那么web-2首先被终止。在web-2完全关闭和删除之前，web-1是不会被终止。如果在web-2被终止和完全关闭后，但web-1还没有被终止之前，此时web-0运行出错了，那么直到web-0再次变为Running and Ready状态之后，web-1才会被终止。

Pod管理

在Kubernetes 1.7及更高版本中，StatefulSet放宽了排序规则，同时通过.spec.podManagementPolicy字段保留其uniqueness和identity guarantees

OrderedReady Pod Management

OrderedReady Pod Management 是StatefulSets的默认行为。它实现了上述 “部署/扩展” 行为。

Parallel Pod Management

Parallel Pod Management告诉StatefulSet控制器同时启动或终止所有Pod。

Update Strategies

在Kubernetes 1.7及更高版本中，StatefulSet的.spec.updateStrategy字段允许配置和禁用StatefulSet中Pods的containers、labels、resource request/limits和annotations的滚动更新。

删除

当spec.updateStrategy未指定时的默认策略，OnDelete更新策略实现了传统（1.6和以前）的行为。当StatefulSet .spec.updateStrategy.type设置为OnDelete，StatefulSet控制器将不会自动更新StatefulSet中的Pod，用户必须手动删除Pods以使控制器创建新的Pod。

滚动更新

RollingUpdate更新策略实现了自动化，使StatefulSet中的Pod滚动更新。当StatefulSet .spec.updateStrategy.type设置为RollingUpdate，StatefulSet控制器将删除并重新创建StatefulSet中的每个Pod。它将以与Pod终止相同的顺序进行（从最大的序数到最小的顺序）来更新每个Pod。

Partitions

通过指定 .spec.updateStrategy.rollingUpdate.partition来分割RollingUpdate更新策略。如果指定了partition，则当更新StatefulSet时，将更新具有大于或等于partition的序数的所有Pods .spec.template，小于partition的序数的所有Pod将不会被更新。如果一个StatefulSet的.spec.updateStrategy.rollingUpdate.partition大于它.spec.replicas，它的更新.spec.template将不会被传Pods。在通常数情况下，不需要使用partition，但如果需要进行更新，推出金丝雀或执行分阶段推出，可以使用partition。

了解更多 StatefulSet: Kubernetes 中对有状态应用的运行和伸缩