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实现StatefulSet持久化存储的最佳实践-Flexvolume

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有状态服务StatefulSet支持通过VolumeClaimTemplate为每个Pod创建PV和PVC。并且删除和减少Pod时，不会删除StatefulSet的PV和PVC。本文为您介绍如何通过VolumeClaimTemplate实现StatefulSet持久化存储。

背景信息

有状态服务-StatefulSet的应用场景：

  • 稳定的部署次序：有序部署或扩展，需要根据定义的顺序依次进行（即从0到N-1，在下一个Pod运行之前，所有之前的Pod必须都是Running和Ready状态）。

  • 稳定的扩展次序：有序收缩或删除，需要根据定义的顺序依次进行（即从N-1到0，在下一个Pod运行之前，所有之前的Pod必须都是Running和Ready状态）。

  • 稳定的网络标志：Pod重新调度后其PodName和HostName保持不变。

  • 稳定的持久化存储：基于PVC，Pod重新调度后仍能访问到相同的持久化数据。

有状态服务-StatefulSet的使用方式：

通过volumeClaimTemplates自动创建PVC及PV。

文本将介绍：

  • 创建StatefulSet服务

  • 伸缩StatefulSet服务

  • 删除StatefulSet服务

  • StatefulSet服务的持久化存储

前提条件

部署StatefulSet服务

说明

volumeClaimTemplates：表示一类PVC的模板，系统会根据有状态服务-StatefulSet配置的replicas数量，创建相应数量的PVC。这些PVC除了名字不一样之外其他配置都是一样的。

  1. 创建statefulset.yaml文件。

    说明

    storageClassName配置为alicloud-disk-ssd，表示使用的是阿里SSD类型的云盘。

    apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx
  labels:
    app: nginx
spec:
  ports:
  - port: 80
    name: web
  clusterIP: None
  selector:
    app: nginx
---
apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
  name: web
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  serviceName: "nginx"
  replicas: 2
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx
        ports:
        - containerPort: 80
          name: web
        volumeMounts:
        - name: disk-ssd
          mountPath: /data
  volumeClaimTemplates:
  - metadata:
      name: disk-ssd
    spec:
      accessModes: [ "ReadWriteOnce" ]
      storageClassName: "alicloud-disk-ssd"
      resources:
        requests:
          storage: 20Gi

  2. 执行以下命令，部署StatefulSet服务。

    kubectl create -f statefulset.yaml

  3. 同时在另一个窗口中，执行以下命令，查看Pod按照次序部署。

    kubectl get pod -w -l app=nginx

    预期输出：

    NAME         READY   STATUS    RESTARTS   AGE
web-0        0/1     Pending   0          0s
web-0        0/1     Pending   0          0s
web-0        0/1     ContainerCreating    0          0s
web-0        1/1     Running   0          20s
web-1        0/1     Pending   0          0s
web-1        0/1     Pending   0          0s
web-1        0/1     ContainerCreating    0          0s
web-1        1/1     Running   0          7s

  4. 执行以下命令，查看已部署的Pod。

    kubectl get pod

    预期输出：

    NAME                          READY   STATUS    RESTARTS   AGE
web-0                         1/1     Running   0          6m
web-1                         1/1     Running   0          6m

  5. 执行以下命令，查看PVC。

    kubectl get pvc

    预期输出：

    NAME             STATUS   VOLUME                   CAPACITY   ACCESS MODES   STORAGECLASS        AGE
disk-ssd-web-0   Bound    d-2zegw7et6xc96nbojuoo   20Gi       RWO            alicloud-disk-ssd   7m
disk-ssd-web-1   Bound    d-2zefbrqggvkd10xb523h   20Gi       RWO            alicloud-disk-ssd   6m

伸缩StatefulSet服务

扩容StatefulSet服务

  1. 执行以下命令，扩容StatefulSet服务到3个Pod。

    kubectl scale sts web --replicas=3

    预期输出：

    statefulset.apps/web scaled

  2. 执行以下命令，查看扩容后的Pod。

    kubectl get pod

    预期输出：

    NAME                          READY   STATUS    RESTARTS   AGE
web-0                         1/1     Running   0          34m
web-1                         1/1     Running   0          33m
web-2                         1/1     Running   0          26m

  3. 执行以下命令，查看扩容后的PVC。

    kubectl get pvc

    预期输出：

    NAME             STATUS   VOLUME                   CAPACITY   ACCESS MODES   STORAGECLASS        AGE
disk-ssd-web-0   Bound    d-2zegw7et6xc96nbojuoo   20Gi       RWO            alicloud-disk-ssd   35m
disk-ssd-web-1   Bound    d-2zefbrqggvkd10xb523h   20Gi       RWO            alicloud-disk-ssd   34m
disk-ssd-web-2   Bound    d-2ze4jx1zymn4n9j3pic2   20Gi       RWO            alicloud-disk-ssd   27m

缩容StatefulSet服务

  1. 执行以下命令，缩减StatefulSet服务到2个Pod。

    kubectl scale sts web --replicas=2

    预期输出：

    statefulset.apps/web scaled

  2. 执行以下命令，查看缩容后的Pod。

    kubectl get pod

    预期输出：

    NAME                          READY   STATUS    RESTARTS   AGE
web-0                         1/1     Running   0          38m
web-1                         1/1     Running   0          38m

    Pod的数量已缩减为2。

  3. 执行以下命令，查看缩容后的PVC。

    kubectl get pvc

    预期输出：

    NAME             STATUS   VOLUME                   CAPACITY   ACCESS MODES   STORAGECLASS        AGE
disk-ssd-web-0   Bound    d-2zegw7et6xc96nbojuoo   20Gi       RWO            alicloud-disk-ssd   39m
disk-ssd-web-1   Bound    d-2zefbrqggvkd10xb523h   20Gi       RWO            alicloud-disk-ssd   39m
disk-ssd-web-2   Bound    d-2ze4jx1zymn4n9j3pic2   20Gi       RWO            alicloud-disk-ssd   31m

    PVC和PV并没有随Pod一起缩减。

再次扩容StatefulSet服务

  1. 执行以下命令，扩容StatefulSet服务到3个Pod。

    kubectl scale sts web --replicas=3

    预期输出：

    statefulset.apps/web scaled

  2. 执行以下命令，查看扩容后的Pod。

    kubectl get pod

    预期输出：

    NAME                          READY   STATUS    RESTARTS   AGE
web-0                         1/1     Running   0          1h
web-1                         1/1     Running   0          1h
web-2                         1/1     Running   0          8s

  3. 执行以下命令，查看扩容后的PVC。

    kubectl get pvc

    预期输出：

    NAME             STATUS   VOLUME                   CAPACITY   ACCESS MODES   STORAGECLASS        AGE
disk-ssd-web-0   Bound    d-2zegw7et6xc96nbojuoo   20Gi       RWO            alicloud-disk-ssd   1h
disk-ssd-web-1   Bound    d-2zefbrqggvkd10xb523h   20Gi       RWO            alicloud-disk-ssd   1h
disk-ssd-web-2   Bound    d-2ze4jx1zymn4n9j3pic2   20Gi       RWO            alicloud-disk-ssd   1h

    扩容后新创建的Pod仍会使用原来的PVC和PV。

删除StatefulSet服务

  1. 执行以下命令，查看名称为web-1的Pod，引用的PVC。

    kubectl describe pod web-1 | grep ClaimName

    预期输出：

    ClaimName:  disk-ssd-web-1

  2. 执行以下命令，删除名称为web-1的Pod。

    kubectl delete pod web-1

    预期输出：

    pod "web-1" deleted

  3. 执行以下命令，查看Pod。

    kubectl get pod

    预期输出：

    NAME                          READY   STATUS    RESTARTS   AGE
web-0                         1/1     Running   0          1h
web-1                         1/1     Running   0          25s
web-2                         1/1     Running   0          9m

    重新创建的Pod与删除前的Pod名称一致。

  4. 执行以下命令，查看PVC。

    kubectl get pvc

    预期输出：

    NAME             STATUS   VOLUME                   CAPACITY   ACCESS MODES   STORAGECLASS        AGE
disk-ssd-web-0   Bound    d-2zegw7et6xc96nbojuoo   20Gi       RWO            alicloud-disk-ssd   1h
disk-ssd-web-1   Bound    d-2zefbrqggvkd10xb523h   20Gi       RWO            alicloud-disk-ssd   1h
disk-ssd-web-2   Bound    d-2ze4jx1zymn4n9j3pic2   20Gi       RWO            alicloud-disk-ssd   1h

    重新创建的Pod所使用的PVC与删除前的Pod一致。

  5. 同时在另一个窗口中，执行以下命令，查看Pod删除和重新创建的过程。

    kubectl get pod -w -l app=nginx

    预期输出：

    NAME    READY   STATUS    RESTARTS   AGE
web-0   1/1     Running   0          102m
web-1   1/1     Running   0          69s
web-2   1/1     Running   0          10m
web-1   1/1   Terminating   0     89s
web-1   0/1   Terminating   0     89s
web-1   0/1   Terminating   0     90s
web-1   0/1   Terminating   0     90s
web-1   0/1   Pending   0     0s
web-1   0/1   Pending   0     0s
web-1   0/1   ContainerCreating   0     0s
web-1   1/1   Running   0     20s

StatefulSet服务的持久化存储

  1. 执行以下命令，查看/data路径下的文件。

    kubectl exec web-1 -- ls /data

    预期输出：

    lost+found

  2. 执行以下命令，在/data路径下创建文件statefulset。

    kubectl exec web-1 -- touch /data/statefulset

  3. 执行以下命令，查看/data路径下的文件。

    kubectl exec web-1 -- ls /data

    预期输出：

    lost+found
statefulset

  4. 执行以下命令，删除名称为web-1的Pod。

    kubectl delete pod web-1

    预期输出：

    pod "web-1" deleted

  5. 执行以下命令，查看/data路径下的文件，刚刚创建的文件statefulset并没有被删除，说明云盘的数据可持久保存。

    kubectl exec web-1 -- ls /data

    预期输出：

    lost+found
statefulset
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