深入解析：无状态服务与StatefulSet

深入解析：无状态服务与StatefulSet

引用

CSDN

1.

https://m.blog.csdn.net/lyfqyr/article/details/145830358

本文深入探讨了Kubernetes中的无状态服务和有状态服务，详细介绍了它们的区别、特点以及如何使用StatefulSet来管理有状态服务。文章内容涵盖多个方面，包括无状态服务和有状态服务的对比分析、StatefulSet的详细解释、实际应用中的关键概念等，并提供了具体的代码示例。

一、有状态服务 VS 无状态服务

1. 无状态服务介绍

1. 数据方面：无状态服务不会在本地存储持久化数据。多个实例可以共享相同的持久化数据。

2. 结果方面：多个服务实例对于同一个用户请求的响应结果是完全一致的。

3. 关系方面：这种多服务实例之间是没有依赖关系。

4. 影响方面：在k8s控制器中动态启停无状态服务的pod并不会对其它的pod产生影响。

5. 示例方面：nginx实例，tomcat实例，web应用。

6. 资源方面：相关的k8s资源有：ReplicaSet、ReplicationController、Deployment。

7. 创建方式：Deployment被设计用来管理无状态服务的pod，每个pod完全一致。

原因如下：

• 无状态服务内的多个Pod创建的顺序是没有顺序的
• 无状态服务内的多个Pod的名称是随机的
• pod被重新启动调度后，它的名称与IP都会发生变化
• 无状态服务内的多个Pod背后是共享存储的

8. 缩容方式：随机缩容。由于是无状态服务，所以这些控制器创建的pod序号都是随机值。并且在缩容也是随机，并不会明确缩容某一个pod。因为所有实例得到的返回值都是一样，所以缩容任何一个pod都可以。

2. 有状态服务介绍

1. 数据方面：有状态服务需要在本地存储持久化数据，典型的是分布式数据库的应用。

2. 结果方面：实例之间，请求结果可能存在不一致。

3. 关系方面：分布式节点实例之间有依赖的拓扑关系。比如，主从关系。

4. 影响方面：如果K8S停止分布式集群中的任一实例pod，就可能会导致数据丢失或者集群的crash。

5. 示例方面：mysql数据库、kafka、zookeeper、Redis主从架构。

4. 资源方面：statefulSet。

5. 创建方式：statefulSet管理。

Pod的特点：

• 唯一性：每个Pod会被分配一个唯一序号
• 顺序性：Pod启动、更新、销毁是线性的，按顺序进行
• 稳定的网络标识：Pod主机名、DNS地址不会随着Pod被重新调度而发生变化。
• 稳定的持久化存储：Pod被重新调度后，仍然能挂载原有的PV，从而保证了数据的完整性和一致性。

6. 缩容方式：有顺序的缩容。StatefulSet 缩容只会操作一个 pod 实例，因此有状态应用的缩容相对于无状态的缩容速度慢。

二、深入解析有状态服务

1. 基本介绍

在 Kubernetes 中，有状态服务可以使用 StatefulSet 来进行部署和管理。StatefulSet 可以确保有状态服务的有序部署和缩放，并在节点失败时自动重新启动实例。与 Deployment 不同，StatefulSet 提供了稳定的网络标识符和稳定的存储卷名称，以确保有状态服务在重新调度后仍能够保持其身份和数据。

以下是有状态服务在 Kubernetes 中的一些重要概念和实践：

1. Headless Service：Headless Service 是一种没有 Cluster IP 的 Service，它提供了一个稳定的 DNS 记录，以便有状态服务可以通过 DNS 查找彼此。Headless Service 通常与 StatefulSet 配合使用，以确保每个 Pod 都有唯一的 DNS 记录和稳定的网络标识符。

2. PersistentVolume：PersistentVolume 是一种 Kubernetes 资源，它表示一个持久化存储卷。有状态服务通常使用 PersistentVolume 来持久化存储数据。

3. StatefulSet：StatefulSet 是一种 Kubernetes 资源，用于部署有状态服务。StatefulSet 可以确保有序部署和缩放，并在节点故障时自动重新启动实例。StatefulSet 还提供了稳定的网络标识符和稳定的存储卷名称，以确保有状态服务在重新调度后仍能够保持其身份和数据。

4. Init Containers：Init Containers 是一种特殊类型的容器，它们在应用程序容器启动之前运行，并可以执行一些初始化任务，例如创建数据库或检查数据完整性。有状态服务通常使用 Init Containers 来进行一些必要的初始化操作。

总之，在 Kubernetes 中管理有状态服务需要使用一些特定的概念和实践，例如 Headless Service、PersistentVolume、StatefulSet 和 Init Containers。这些工具和实践可以确保有状态服务的可靠性和一致性，并使其在节点故障和重新调度时能够正确地恢复和保持状态。

2. 使用介绍

Headless Service 是 Kubernetes 中的一种服务类型，它不会分配 Cluster IP，并且不会进行负载均衡。相反，它返回与服务中的每个端点相对应的 DNS 记录，这些记录可以用于直接访问这些端点。Headless Service 通常用于需要直接与 Pod 进行通信的情况，例如 StatefulSet。

下面是一个使用 Headless Service 的示例代码：

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: my-headless-service
spec:
  clusterIP: None
  selector:
    app: my-app
  ports:
- name: http
      port: 80
      targetPort: 8080
---
apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
  name: my-statefulset
spec:
  serviceName: my-headless-service
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: my-app
  template:
    metadata:
      labels:
        app: my-app
    spec:
      containers:
- name: my-container
          image: my-image
          ports:
- containerPort: 8080
          env:
- name: MY_POD_NAME
              valueFrom:
                fieldRef:
                  fieldPath: metadata.name

1. 在上述示例中，定义了一个 Headless Service，名为 my-headless-service，并将其设置为 clusterIP: None，这样它就不会分配 Cluster IP。
2. 然后，定义了一个 StatefulSet，名为 my-statefulset，并指定了 serviceName: my-headless-service，这意味着 StatefulSet 将使用我们定义的 Headless Service。
3. 还指定了 replicas: 3，这意味着我们将有三个 Pod。每个 Pod 包含一个名为 my-container 的容器，该容器使用名为 my-image 的映像，并公开端口 8080。
4. 还将 MY_POD_NAME 环境变量设置为 Pod 的名称，以便容器可以使用该名称来识别自己。
5. 这是一个基本的 Headless Service 示例，当访问服务时，它将返回每个 Pod 的 DNS 记录，可以使用这些记录来直接访问每个 Pod。