探索 StatefulSet
学习目标
比较 Deployment 与 StatefulSet
什么是 Kubernetes 中的 StatefulSet？
您已经使用 Deployment 和 ReplicaSet 将应用程序部署到集群，但这些资源不适用于数据库等有状态应用程序。进一步了解有状态应用程序，并弄清如何在 Kubernetes 中部署它们。
在 Kubernetes 中，部署无状态应用程序很容易。您可以使用 Deployment，它会创建一个 ReplicaSet，后者又创建 Pod。如果一个 Pod 失败，ReplicaSet 会创建一个新的。这些 Pod 根据其规范和应用的标签来标识。然而，由 ReplicaSet 创建的 Pod 在名称末尾会被分配一个随机的哈希值，例如 hello-kyma-59fd556764-fkr6d。这是因为这些 Pod 是无状态的，可以被任何具有相同规范和标签的其他 Pod 替换。
相反，有状态应用程序通常需要唯一且一致的标识符，例如稳定的主机名。由于 ReplicaSet 的特性，这会变得棘手，因为它们会为 Pod 随机分配新名称，使得识别 Pod 并连接到它变得困难。为此，Kubernetes 提供了 StatefulSet。
根据 Kubernetes 官方文档，当您的工作负载需要以下一项或多项特性时，可以使用 StatefulSet：
稳定、唯一的网络标识符
稳定、持久的存储
有序、优雅的部署和扩缩容
有序的自动化滚动更新
因此，StatefulSet 管理一组具有唯一持久身份和稳定主机名的 Pod，Kubernetes 会在重新调度过程中保持这些标识。
StatefulSet 如何工作？
创建 StatefulSet 时，Pod 会按顺序依次创建。这意味着第一个 Pod 以名称 my-stateful-app-0 创建，第二个以名称 my-stateful-app-1 创建，依此类推。最大编号等于您在 StatefulSet 中指定的副本数。这种行为与 ReplicaSet 不同，在 ReplicaSet 中，Pod 是以随机顺序同时创建的。
StatefulSet 首先启动索引最小的 Pod，并等待它变为就绪。只有在这之后，它才会继续创建下一个 Pod，从而确保 Pod 按顺序创建，并且每个 Pod 在下一个启动之前都已就绪。此外，您可以将持久存储挂载到有状态 Pod 上，以防 Pod 被删除时数据丢失。这对于数据库等需要持久保存数据的应用程序特别有用。如果数据库 Pod 崩溃或被删除，数据仍保留在持久存储上。
查看一个 StatefulSet 的示例清单：
apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
name: my-stateful-app
spec:
selector:
matchLabels:
app: my-stateful-app
serviceName: my-stateful-app
replicas: 3
template:
metadata:
labels:
app: my-stateful-app
spec:
containers:
- name: my-stateful-app
image: ghcr.io/sap-samples/kyma-runtime-learning-journey/hello-kyma:1.0.0
ports:
- containerPort: 8080
name: web
需要考虑的一个重要部分是，将 StatefulSet 的 Service 定义为所谓的无头 Service（headless Service）。当使用 Service 将流量负载均衡到由 ReplicaSet 管理的 Pod 时，Service 通过标签来标识 Pod，因为这些 Pod 的名称末尾会被分配一个随机哈希值。相反，对于 StatefulSet，Pod 通过其稳定的名称来标识，例如 my-stateful-app-1。在这种情况下，不需要一个带单个 IP 地址的负载均衡器作为 Service 来将流量负载均衡到随机命名的 Pod。
查看无头 Service 清单的示例：
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
name: my-stateful-app
spec:
clusterIP: None
selector:
app: my-stateful-app
ports:
- name: web
port: 80
注意
在 Kubernetes 中，如果 Service 的
clusterIP设置为None，则该 Service 被视为无头 Service。这意味着该 Service 没有集群 IP。
小结
在本课中，您了解到 StatefulSet 用于部署有状态应用程序，例如数据库或消息代理。您现在还能够区分 StatefulSet 与 ReplicaSet，因为前者按顺序创建具有唯一索引和稳定名称的 Pod。此外，您还了解到可以使用无头 Service 连接到 StatefulSet 的 Pod。