k8s实践18:statefulset学习配置记录

1.
基础概念

statefulset,可以翻译成有状态的设定.

和deployment的对比

deployment部署创建的pod是无状态的,重新调度pod,pod名字hostname,启动pod顺序删除pod顺序都是随机的.deployment使用的是共享存储,所有pod共用一个存储卷.

statefulset部署创建的pod是有状态的,重新调度pod,pod名字hostname保持固定不变,启动pod顺序删除pod顺序都可以根据定义的顺序有序执行操作,有序的动态更新,statefulset使用的存储,不是共用一个存储卷,一个pod对应一个存储卷(pv).pod重新创建调度挂载的存储卷保持不变.

2.
statefulset实现用到的技术概念

headless service
headless service不需要配置clusterIP,对应的每一个pod都会有相应的dns域名.因此可以为每个pod生成可解析的dns记录.

statefulset
statefulset 用来部署管理pod资源

volumeClaimTemplates
实现每个pod对应一个pv存储卷

3.
测试环境准备

kubernets集群必须部署dns,能正常解析.
kubernetes集群必须配置storageclass,能够实现动态创建pv.
我这里用的是nfs存储环境.

4.
headless service和service解析对比

service

[root@k8s-master1 ~]# kubectl get svc
NAME         TYPE        CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP   PORT(S)       AGE
httpd-svc    NodePort    10.254.33.250   <none>        80:8768/TCP   92d
kubernetes   ClusterIP   10.254.0.1      <none>        443/TCP       92d

注意下面解析用到dns的ip

[root@k8s-master1 ~]# kubectl get svc -n kube-system
NAME                                          TYPE        CLUSTER-IP       EXTERNAL-IP   PORT(S)                   AGE
kube-dns                                      ClusterIP   10.254.0.2       <none>        53/UDP,53/TCP             92d
[root@k8s-master1 ~]# kubectl describe svc httpd-svc
Name:                     httpd-svc
Namespace:                default
Labels:                   <none>
Annotations:              kubectl.kubernetes.io/last-applied-configuration={"apiVersion":"v1","kind":"Service","metadata":{"annotations":{},"name":"httpd-svc","namespace":"default"},"spec":{"ports":[{"port":80}],"selector":{"a...
Selector:                 app=httpd-app
Type:                     NodePort
IP:                       10.254.33.250
Port:                     <unset>  80/TCP
TargetPort:               80/TCP
NodePort:                 <unset>  8768/TCP
Endpoints:                172.30.37.7:80
Session Affinity:         None
External Traffic Policy:  Cluster
Events:                   <none>
[root@k8s-master1 ~]#

随便进个namespace是default的pod用nslookup解析

[root@k8s-master1 ~]# kubectl exec -it nfs-client-provisioner-65bf6bd464-qdzcj nslookup httpd-svc.default.svc.cluster.local 10.254.0.2
Server:    10.254.0.2
Address 1: 10.254.0.2 kube-dns.kube-system.svc.cluster.local

Name:      httpd-svc.default.svc.cluster.local
Address 1: 10.254.33.250 httpd-svc.default.svc.cluster.local
[root@k8s-master1 ~]#

headless service

[root@k8s-master1 test]# cat headless-svc-test.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: Deployment
metadata:
  name: headless-test
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: headless-pod
  template:
    metadata:
      labels:
        app: headless-pod
    spec:
      containers:
      - image: httpd
        name: myhttpd
        ports:
        - containerPort: 80
[root@k8s-master1 test]#
[root@k8s-master1 test]# kubectl describe svc headless-svc
Name:              headless-svc
Namespace:         default
Labels:            app=headless-svc
Annotations:       kubectl.kubernetes.io/last-applied-configuration={"apiVersion":"v1","kind":"Service","metadata":{"annotations":{},"labels":{"app":"headless-svc"},"name":"headless-svc","namespace":"default"},"spec":{"...
Selector:          app=headless-pod
Type:              ClusterIP
IP:                None
Port:              myweb  80/TCP
TargetPort:        80/TCP
Endpoints:         172.30.65.4:80,172.30.65.5:80,172.30.81.6:80
Session Affinity:  None
Events:            <none>
[root@k8s-master1 test]#

随便进个namespace是default的pod用nslookup解析

[root@k8s-master1 test]# kubectl exec -it nfs-client-provisioner-65bf6bd464-qdzcj nslookup headless-svc.default.svc.cluster.local 10.254.0.2
Server:    10.254.0.2
Address 1: 10.254.0.2 kube-dns.kube-system.svc.cluster.local

Name:      headless-svc.default.svc.cluster.local
Address 1: 172.30.65.5 172-30-65-5.headless-svc.default.svc.cluster.local
Address 2: 172.30.65.4 172-30-65-4.headless-svc.default.svc.cluster.local
Address 3: 172.30.81.6 172-30-81-6.headless-svc.default.svc.cluster.local
[root@k8s-master1 test]#

对比可知:
配置headless service 和service的区别只是加一个clusterIP: None

dns解析的不同
service 解析返回svc的ip和dns域名
headless service 解析返回pod的ip和dns域名

headless service解析能够返回pod的hostname.
statefulset需要固定pod name,hostname,必须要能解析pod的hostname.因此使用headless service.

5.
statefulset配置测试

[root@k8s-master1 test]# cat statefulset-test.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
[root@k8s-master1 test]#
[root@k8s-master1 test]# kubectl describe svc headless-svc
Name:              headless-svc
Namespace:         default
Labels:            app=headless-svc
Annotations:       kubectl.kubernetes.io/last-applied-configuration={"apiVersion":"v1","kind":"Service","metadata":{"annotations":{},"labels":{"app":"headless-svc"},"name":"headless-svc","namespace":"default"},"spec":{"...
Selector:          app=headless-pod
Type:              ClusterIP
IP:                None
Port:              myweb  80/TCP
TargetPort:        80/TCP
Endpoints:         172.30.65.4:80,172.30.65.5:80,172.30.81.6:80
Session Affinity:  None
Events:            <none>
[root@k8s-master1 test]# kubectl get pod -o wide
NAME                                      READY     STATUS    RESTARTS   AGE       IP            NODE
statefulset-test-0                        1/1       Running   0          4m        172.30.65.4   k8s-master3
statefulset-test-1                        1/1       Running   0          4m        172.30.81.6   k8s-master2
statefulset-test-2                        1/1       Running   0          4m        172.30.65.5   k8s-master3
hostname
[root@k8s-master1 test]# kubectl exec -it statefulset-test-0 hostname
statefulset-test-0
[root@k8s-master1 test]# kubectl exec -it statefulset-test-1 hostname
statefulset-test-1
[root@k8s-master1 test]# kubectl exec -it statefulset-test-2 hostname
statefulset-test-2

解析

[root@k8s-master1 test]# kubectl exec -it nfs-client-provisioner-65bf6bd464-qdzcj nslookup headless-svc.default.svc.cluster.local 10.254.0.2
Server:    10.254.0.2
Address 1: 10.254.0.2 kube-dns.kube-system.svc.cluster.local

Name:      headless-svc.default.svc.cluster.local
Address 1: 172.30.65.5 statefulset-test-2.headless-svc.default.svc.cluster.local
Address 2: 172.30.65.4 statefulset-test-0.headless-svc.default.svc.cluster.local
Address 3: 172.30.81.6 statefulset-test-1.headless-svc.default.svc.cluster.local
[root@k8s-master1 test]#

statefulset部署和上面的head services使用deployment部署对比
pod名字是按照顺序生成,从0开始每次+1命名pod
创建pod,也是按照顺序一个一个创建,没有像deployment部署那样批量一次性全部创建.

测试

删除pod

[root@k8s-master1 test]# kubectl delete pod statefulset-test-0
pod "statefulset-test-0" deleted
[root@k8s-master1 test]# kubectl get pod
NAME                                      READY     STATUS        RESTARTS   AGE
statefulset-test-0                        0/1       Terminating   0          19m
statefulset-test-1                        1/1       Running       0          19m
statefulset-test-2                        1/1       Running       0          19m

重新自动创建pod

[root@k8s-master1 test]# kubectl get pod
NAME                                      READY     STATUS              RESTARTS   AGE
statefulset-test-0                        0/1       ContainerCreating   0          0s
statefulset-test-1                        1/1       Running             0          19m
statefulset-test-2                        1/1       Running             0          19m
[root@k8s-master1 test]# kubectl get pod
NAME                                      READY     STATUS    RESTARTS   AGE
statefulset-test-0                        1/1       Running   0          4s
statefulset-test-1                        1/1       Running   0          20m
statefulset-test-2                        1/1       Running   0          19m
[root@k8s-master1 test]# kubectl exec -it  statefulset-test-0 hostname
statefulset-test-0
[root@k8s-master1 test]#

可见重新创建pod,pod的名字和hostname没有改变.

把replicas改成1

[root@k8s-master1 test]# kubectl apply -f statefulset-test.yaml
service "headless-svc" unchanged
statefulset.apps "statefulset-test" configured
[root@k8s-master1 test]# kubectl get pod
NAME                                      READY     STATUS        RESTARTS   AGE
statefulset-test-0                        1/1       Running       0          4m
statefulset-test-1                        1/1       Running       0          24m
statefulset-test-2                        0/1       Terminating   0          24m
[root@k8s-master1 test]# kubectl get pod
NAME                                      READY     STATUS        RESTARTS   AGE
statefulset-test-0                        1/1       Running       0          4m
statefulset-test-1                        0/1       Terminating   0          24m
[root@k8s-master1 test]# kubectl get pod
NAME                                      READY     STATUS    RESTARTS   AGE
statefulset-test-0                        1/1       Running   0          5m

pod按照顺序一个一个删除

把replicas改回3

[root@k8s-master1 test]# kubectl apply -f statefulset-test.yaml
service "headless-svc" unchanged
statefulset.apps "statefulset-test" configured
[root@k8s-master1 test]# kubectl get pod
NAME                                      READY     STATUS              RESTARTS   AGE
statefulset-test-0                        1/1       Running             0          6m
statefulset-test-1                        0/1       ContainerCreating   0          4s
[root@k8s-master1 test]# kubectl get pod
NAME                                      READY     STATUS              RESTARTS   AGE
statefulset-test-0                        1/1       Running             0          6m
statefulset-test-1                        1/1       Running             0          8s
statefulset-test-2                        0/1       ContainerCreating   0          1s
[root@k8s-master1 test]# kubectl get pod
NAME                                      READY     STATUS    RESTARTS   AGE
statefulset-test-0                        1/1       Running   0          6m
statefulset-test-1                        1/1       Running   0          14s
statefulset-test-2                        1/1       Running   0          7s
[root@k8s-master1 test]#
[root@k8s-master1 test]# kubectl exec -it statefulset-test-2 hostname
statefulset-test-2
[root@k8s-master1 test]#

pod按照顺序顺序一个一个创建,并且pod名字和hostname没有改变

6.
statefulset结合volumeClaimTemplates测试

[root@k8s-master1 test]# cat statefulset-test.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:
  - metadata:
      name: test
      annotations:
        volume.beta.kubernetes.io/storage-class: managed-nfs-storage
    spec:
      accessModes: [ "ReadWriteOnce" ]
      resources:
        requests:
          storage: 100Mi

注意格式,多个空格少个空格都会失败.

annotations:
        volume.beta.kubernetes.io/storage-class: managed-nfs-storage

这是指定storageclass

[root@k8s-master1 test]# kubectl get pv,pvc
NAME                                                        CAPACITY  ACCESS MODES  RECLAIM POLICY  STATUS    CLAIM                            STORAGECLASS          REASON    AGE
persistentvolume/pvc-a1c6928d-aebc-11e9-8580-000c291d7023  100Mi      RWO            Delete          Bound    default/test-statefulset-test-0  managed-nfs-storage            1m
persistentvolume/pvc-a94813df-aebc-11e9-8580-000c291d7023  100Mi      RWO            Delete          Bound    default/test-statefulset-test-1  managed-nfs-storage            1m
persistentvolume/pvc-b234f5a7-aebc-11e9-8580-000c291d7023  100Mi      RWO            Delete          Bound    default/test-statefulset-test-2  managed-nfs-storage            49s

NAME                                            STATUS    VOLUME                                    CAPACITY  ACCESS MODES  STORAGECLASS          AGE
persistentvolumeclaim/test-statefulset-test-0  Bound    pvc-a1c6928d-aebc-11e9-8580-000c291d7023  100Mi      RWO            managed-nfs-storage  1m
persistentvolumeclaim/test-statefulset-test-1  Bound    pvc-a94813df-aebc-11e9-8580-000c291d7023  100Mi      RWO            managed-nfs-storage  1m
persistentvolumeclaim/test-statefulset-test-2  Bound    pvc-b234f5a7-aebc-11e9-8580-000c291d7023  100Mi      RWO            managed-nfs-storage  1m
[root@k8s-master1 test]#

检索pod对应的pv卷,截取volumes部分对比

[root@k8s-master1 test]# kubectl describe pod statefulset-test-0
Name:              statefulset-test-0
Namespace:          default
Volumes:
  test:
    Type:      PersistentVolumeClaim (a reference to a PersistentVolumeClaim in the same namespace)
    ClaimName:  test-statefulset-test-0
    ReadOnly:  false

[root@k8s-master1 test]# kubectl describe pod statefulset-test-1
Name:              statefulset-test-1
Namespace:          default
Volumes:
  test:
    Type:      PersistentVolumeClaim (a reference to a PersistentVolumeClaim in the same namespace)
    ClaimName:  test-statefulset-test-1
    ReadOnly:  false

[root@k8s-master1 test]# kubectl describe pod statefulset-test-2
Name:              statefulset-test-2
Namespace:          default
Volumes:
  test:
    Type:      PersistentVolumeClaim (a reference to a PersistentVolumeClaim in the same namespace)
    ClaimName:  test-statefulset-test-2
    ReadOnly:  false

可以看到一个pod对应使用了一个pv卷.

检索nfs server存取目录,可以看到新建的pvc目录

[root@k8s-master3 k8s]# ls
default-test-statefulset-test-0-pvc-a1c6928d-aebc-11e9-8580-000c291d7023
default-test-statefulset-test-1-pvc-a94813df-aebc-11e9-8580-000c291d7023
default-test-statefulset-test-2-pvc-b234f5a7-aebc-11e9-8580-000c291d7023
[root@k8s-master3 k8s]#

测试

删除pod,看看能重新对应原来的pvc卷吗?

[root@k8s-master1 test]# kubectl get pod
NAME                                      READY    STATUS    RESTARTS  AGE
statefulset-test-0                        1/1      Running  0          12m
statefulset-test-1                        1/1      Running  0          11m
statefulset-test-2                        1/1      Running  0          11m

在statefulset-test-1和statefulset-test-2  新建个文件存储在pvc

[root@k8s-master1 test]# kubectl exec -it statefulset-test-1 touch /mnt/t1
[root@k8s-master1 test]# kubectl exec -it statefulset-test-2 touch /mnt/t2

检索pvc卷

[root@k8s-master3 k8s]# cd default-test-statefulset-test-1-pvc-a94813df-aebc-11e9-8580-000c291d7023/
[root@k8s-master3 default-test-statefulset-test-1-pvc-a94813df-aebc-11e9-8580-000c291d7023]# ls
t1
[root@k8s-master3 default-test-statefulset-test-1-pvc-a94813df-aebc-11e9-8580-000c291d7023]# cd ..
[root@k8s-master3 k8s]# cd default-test-statefulset-test-2-pvc-b234f5a7-aebc-11e9-8580-000c291d7023/
[root@k8s-master3 default-test-statefulset-test-2-pvc-b234f5a7-aebc-11e9-8580-000c291d7023]# ls
t2

删除这两个pod

[root@k8s-master1 test]# kubectl delete pod statefulset-test-1 statefulset-test-2
pod "statefulset-test-1" deleted
pod "statefulset-test-2" deleted

删除后,pod自动创建创建
再检索重新创建的pod

[root@k8s-master1 test]# kubectl describe pod statefulset-test-1
Name:              statefulset-test-1
Namespace:          default
Volumes:
  test:
    Type:      PersistentVolumeClaim (a reference to a PersistentVolumeClaim in the same namespace)
    ClaimName:  test-statefulset-test-1
    ReadOnly:  false

[root@k8s-master1 test]# kubectl describe pod statefulset-test-2
Name:              statefulset-test-2
Namespace:          default
Volumes:
  test:
    Type:      PersistentVolumeClaim (a reference to a PersistentVolumeClaim in the same namespace)
    ClaimName:  test-statefulset-test-2
    ReadOnly:  false

可以看到pod命令hostname和存储卷全部都和删除前保持一样.

[root@k8s-master1 test]# kubectl exec -it statefulset-test-1 ls /mnt
t1
[root@k8s-master1 test]# kubectl exec -it statefulset-test-2 ls /mnt
t2
[root@k8s-master1 test]#

前面创建的保存在存储卷的文件也保持不变.

7.
留下的一个疑问:
deployment部署,svc通过kube-proxy结合ipvs和iptables实现访问后端pod.
statefulset部署,svc是如何实现访问后端pod呢?规则是什么?

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