k8s的StatefulSet(有状态服务)实现
遇到的问题:
使用Deployment创建的Pod是无状态的,当挂在Volume之后,如果该Pod挂了,Replication Controller会再run一个来保证可用性,但是由于是无状态的,Pod挂了的时候与之前的Volume的关系就已经断开了,新起来的Pod无法找到之前的Pod。但是对于用户而言,他们对底层的Pod挂了没有感知,但是当Pod挂了之后就无法再使用之前挂载的磁盘了。
StatefulSet: 是一种给Pod提供唯一标志的控制器,它可以保证部署和扩展的顺序。
Pod一致性:包含次序(启动、停止次序)、网络一致性。此一致性与Pod相关,与被调度到哪个node节点无关。
稳定的次序:对于N个副本的StatefulSet,每个Pod都在[0,N)的范围内分配一个数字序号,且是唯一的。
稳定的网络:Pod的hostname模式为(statefulset名称)- (序号)。
稳定的存储:通过VolumeClaimTemplate为每个Pod创建一个PV。删除、减少副本,不会删除相关的卷。
(1) RC、 RS、Deployment、DS。-----> 无状态服务
template(模板):根据模板 创建出来的Pod,它们J的状态都是一模一样的(除了名称,IP, 域名之外)
可以理解为:任何一个Pod, 都可以被删除,然后用新生成的Pod进行替换。
(2) 有状态的服务: 需要记录前一 次或者多次通信中的相关事件,以作为一下通信的分类标准。比如: mysql等数据库服务。(Pod的名称,不能随意变化。数据持久化的目录也是不一样,每一个Pod都有自己独有的数据持久化存储目录。)
mysql:主从关系。
如果把之前无状态的服务比喻为牛、羊等牲畜,因为,这些到一定时候就可以”送出“。那么,有状态就比喻为:宠物,而宠物不像牲畜一样到达一定时候“送出”,人们往往会照顾宠物的一生。
(3) 每一个Pod---->对应一个PVC---->每一个PVC对应一个PV。
storageclass:自动创建PV
需要解决:自动创建PVC。
实现原理
与 ReplicaSet 和 Deployment 资源一样,StatefulSet 也使用控制器的方式实现,它主要由 StatefulSetController、StatefulSetControl 和 StatefulPodControl 三个组件协作来完成 StatefulSet 的管理,StatefulSetController 会同时从 PodInformer 和 ReplicaSetInformer 中接受增删改事件并将事件推送到队列中:
控制器 StatefulSetController 会在 Run 方法中启动多个 Goroutine 协程,这些协程会从队列中获取待处理的 StatefulSet 资源进行同步,接下来我们会先介绍 Kubernetes 同步 StatefulSet 的过程。
1,例子
(1)创建一个statefulset的yaml文件
[ yaml]# vim statefulset.yaml apiVersion: v1 kind: Service metadata: name: headless-svc labels: app: headless-svc spec: ports: - port: 80 selector: app: headless-pod clusterIP: None #没有同一的ip --- apiVersion: apps/v1 kind: StatefulSet metadata: name: statefulset-test spec: serviceName: headless-svc replicas: 3 selector: matchLabels: app: headless-pod template: metadata: labels: app: headless-pod spec: containers: - name: myhttpd image: httpd ports: - containerPort: 80
Deployment : Deploy+RS+随机字符串(Pod的名称。)没有顺序的,可
以没随意替代的。
1、headless-svc :无头服务。因为没有IP地址,所以它不具备负载均衡的功能了。因为statefulset要求Pod的名称是有顺序的,每一个Pod都不能被随意取代,也就是即使Pod重建之后,名称依然不变。为后端的每一个Pod去命名。
2、statefulSet:定义具体的应用
3、volumeClaimT emplates:自动创建PVC,为后端的Pod提供专有的存储。
执行一下
[ yaml]# kubectl apply -f statefulset.yaml
查看一下
[ yaml]# kubectl get svc
[ yaml]# kubectl get pod //可看到这些pod是有顺序的
一、创建StorageClass资源对象。
1、基于NFS服务,创建NFS服务。
下载nfs所需安装包
[ ~]# yum -y install nfs-utils rpcbind
创建共享目录
[ ~]# mkdir /nfsdata
创建共享目录的权限
[ ~]# vim /etc/exports /nfsdata *(rw,sync,no_root_squash)
开启nfs和rpcbind
[ ~]# systemctl start nfs-server.service [ ~]# systemctl start rpcbind
测试一下
[ ~]# showmount -e
2、创建rbac权限。
[ yaml]# vim rbac-rolebind.yaml apiVersion: v1 kind: ServiceAccount metadata: name: nfs-provisioner --- apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1 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: [""] apiVersion: v1 kind: ServiceAccount metadata: name: nfs-provisioner --- apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1 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 apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1 metadata: name: run-nfs-provisioner subjects: - kind: ServiceAccount name: nfs-provisioner namespace: default #必写字段 roleRef: kind: ClusterRole name: nfs-provisioner-runner apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
执行一下
[ yaml]# kubectl apply -f rbac-rolebind.yaml
3、创建Deployment资源对象,用Pod代替 真正的NFS服务。
[ yaml]# vim nfs-deployment.yaml apiVersion: extensions/v1beta1 kind: Deployment metadata: name: nfs-client-provisioner spec: replicas: 1 strategy: type: Recreate template: metadata: labels: app: nfs-client-provisioner spec: serviceAccount: nfs-provisioner containers: - name: nfs-client-provisioner image: registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/open-ali/nfs-client-provisioner volumeMounts: - name: nfs-client-root mountPath: /persistentvolumes env: - name: PROVISIONER_NAME value: bdqn - name: NFS_SERVER value: 192.168.1.21 - name: NFS_PATH value: /nfsdata volumes: - name: nfs-client-root nfs: server: 192.168.1.21 path: /nfsdata
执行一下
[ yaml]# kubectl apply -f nfs-deployment.yaml
查看一下
[ yaml]# kubectl get pod
4、创建storageclass的yaml文件
[ yaml]# vim test-storageclass.yaml apiVersion: storage.k8s.io/v1 kind: StorageClass metadata: name: stateful-nfs provisioner: bdqn #通过provisioner字段关联到上述Deploy reclaimPolicy: Retain
执行一下
[ yaml]# kubectl apply -f test-storageclass.yaml
查看一下
[ yaml]# kubectl get sc
二,解决自动创建pvc
1、创建statefulset的yaml文件
[ yaml]# 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: 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: /mnt name: test volumeClaimTemplates: #> 自动创建PVC,为后端的Pod提供专有的存储。** - metadata: name: test annotations: #这是指定storageclass volume.beta.kubernetes.io/storage-class: stateful-nfs spec: accessModes: - ReadWriteOnce resources: requests: storage: 100Mi
在此示例中:
- 创建了一个名为
headless-svc
的 Service 对象,由metadata: name
字段指示。该 Service 会定位一个名为headless-svc
的应用,由labels: app: headless-svc
和selector: app: headless-pod
指示。该 Service 会公开端口 80 并将其命名为web
。而且该 Service 会控制网域并将互联网流量路由到 StatefulSet 部署的容器化应用。 - 使用三个副本 Pod (
replicas: 3
) 创建了一个名为web
的 StatefulSet。 - Pod 模板 (
spec: template
) 指示其 Pod 标记为app: headless-pod
。 - Pod 规范 (
template: spec
) 指示 StatefulSet 的 Pod 运行一个容器myhttpd
,该容器运行版本为httpd
映像。容器映像由 Container Registry 管理。 - Pod 规范使用由 Service 打开的
web
端口。 template: spec: volumeMounts
指定一个名为test
的mountPath
。mountPath
是容器中应装载存储卷的路径。- StatefulSet 预配了一个具有 100mb 预配存储空间的 PersistentVolumeClaim:
test
。
执行一下
[ yaml]# kubectl apply -f statefulset.yaml
查看一下
[ yaml]# kubectl get pod
如果第一个pod出现了问题,后面的pod就不会生成。
[ yaml]# kubectl get statefulsets
2、 验证一下数据存储
容器中创建文件
[ yaml]# kubectl exec -it statefulset-test-0 /bin/sh # cd /mnt # touch testfile # exit
宿主机查看一下
[ yaml]# ls /nfsdata/default-test-statefulset-test-0-pvc-bf1ae1d0-f496-4d69-b33b-39e8aa0a6e8d/ testfile
三、小实验
以自己的名称创建一个名称空间,以下所有资源都运行在此空间中。用statefuset资源运行一个httpd web服务,要求3个Pod,但是每个Pod的主界面内容不一样,并且都要做专有的数据持久化,尝试删除其中一个Pod,查看新生成的Pod,总结对比与之前Deployment资源控制器控制的Pod有什么不同之处?
(一)创建StorageClass资源对象。
注意:nfs服务要开启
1、创建namespace的yaml文件
[ yaml]# vim namespace.yaml kind: Namespace apiVersion: v1 metadata: name: xgp-lll #namespave的名称
执行一下
[ yaml]# kubectl apply -f namespace.yaml
查看一下
[ yaml]# kubectl get namespaces
2. 创建rbac权限。
[ yaml]# vim rbac-rolebind.yaml apiVersion: v1 kind: ServiceAccount metadata: name: nfs-provisioner namespace: xgp-lll --- apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1 kind: ClusterRole metadata: name: nfs-provisioner-runner namespace: xgp-lll 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 apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1 metadata: name: run-nfs-provisioner subjects: - kind: ServiceAccount name: nfs-provisioner namespace: xgp-lll roleRef: kind: ClusterRole name: nfs-provisioner-runner apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
执行一下
[ yaml]# kubectl apply -f rbac-rolebind.yaml
3、创建Deployment资源对象,用Pod代替 真正的NFS服务。
[ yaml]# vim nfs-deployment.yaml apiVersion: extensions/v1beta1 kind: Deployment metadata: name: nfs-client-provisioner namespace: xgp-lll spec: replicas: 1 strategy: type: Recreate template: metadata: labels: app: nfs-client-provisioner spec: serviceAccount: nfs-provisioner containers: - name: nfs-client-provisioner image: registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/open-ali/nfs-client-provisioner volumeMounts: - name: nfs-client-root mountPath: /persistentvolumes env: - name: PROVISIONER_NAME value: xgp - name: NFS_SERVER value: 192.168.1.21 - name: NFS_PATH value: /nfsdata volumes: - name: nfs-client-root nfs: server: 192.168.1.21 path: /nfsdata
执行一下
[ yaml]# kubectl apply -f nfs-deployment.yaml
查看一下
[ yaml]# kubectl get pod -n xgp-lll
4、创建storageclass的yaml文件
[ yaml]# vim test-storageclass.yaml apiVersion: storage.k8s.io/v1 kind: StorageClass metadata: name: stateful-nfs namespace: xgp-lll provisioner: xgp #通过provisioner字段关联到上述Deploy reclaimPolicy: Retain
执行一下
[ yaml]# kubectl apply -f test-storageclass.yaml
查看一下
[ yaml]# kubectl get sc -n xgp-lll
(二)解决自动创建pvc
1、创建statefulset的yaml文件
apiVersion: v1 kind: Service metadata: name: headless-svc namespace: xgp-lll labels: app: headless-svc spec: ports: - port: 80 name: myweb selector: app: headless-pod apiVersion: apps/v1 kind: StatefulSet metadata: name: statefulset-test namespace: xgp-lll 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: #> 自动创建PVC,为后端的Pod提供专有的>存储。** - metadata: name: test annotations: #这是指定storageclass volume.beta.kubernetes.io/storage-class: stateful-nfs spec: accessModes: - ReadWriteOnce resources: requests: storage: 100Mi
执行一下
[ yaml]# kubectl apply -f statefulset.yaml
查看一下
[ yaml]# kubectl get pod -n xgp-lll
2、 验证一下数据存储
容器中创建文件
第一个 [ yaml]# kubectl exec -it -n xgp-lll statefulset-test-0 /bin/bash :/usr/local/apache2# echo 123 > /usr/local/apache2/htdocs/index.html 第二个 [ yaml]# kubectl exec -it -n xgp-lll statefulset-test-1 /bin/bash :/usr/local/apache2# echo 456 > /usr/local/apache2/htdocs/index.html 第三个 [ yaml]# kubectl exec -it -n xgp-lll statefulset-test-2 /bin/bash :/usr/local/apache2# echo 789 > /usr/local/apache2/htdocs/index.html
宿主机查看一下
第一个 [ yaml]# cat /nfsdata/xgp-lll-test-statefulset-test-0-pvc-ccaa02df-4721-4453-a6ec-4f2c928221d7/index.html 123 第二个 [ yaml]# cat /nfsdata/xgp-lll-test-statefulset-test-1-pvc-88e60a58-97ea-4986-91d5-a3a6e907deac/index.html 456 第三个 [ yaml]# cat /nfsdata/xgp-lll-test-statefulset-test-2-pvc-4eb2bbe2-63d2-431a-ba3e-b7b8d7e068d3/index.html 789