StatefulSet：有状态应用管理
StatefulSet 用于管理有状态应用，每个实例都有稳定的网络标识和持久存储。数据库、消息队列、分布式存储……这些应用需要 StatefulSet。
为什么需要 StatefulSet？
┌─────────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ StatefulSet vs Deployment │
│ │
│ Deployment（无状态）： │
│ ┌─────────┐ ┌─────────┐ ┌─────────┐ │
│ │ Pod-1 │ │ Pod-2 │ │ Pod-3 │ │
│ │ nginx │ │ nginx │ │ nginx │ │
│ │ 随机名称│ │ 随机名称│ │ 随机名称│ │
│ └─────────┘ └─────────┘ └─────────┘ │
│ - Pod 名称随机 │
│ - 存储共享或无 │
│ - 可以并行扩缩容 │
│ - 副本互换无影响 │
│ │
│ StatefulSet（有状态）： │
│ ┌─────────┐ ┌─────────┐ ┌─────────┐ │
│ │mysql-0 │ │mysql-1 │ │mysql-2 │ │
│ │ 稳定名称│ │ 稳定名称│ │ 稳定名称│ │
│ └────┬────┘ └────┬────┘ └────┬────┘ │
│ ↓ ↓ ↓ │
│ Volume-0 Volume-1 Volume-2 │
│ 独立存储 独立存储 独立存储 │
│ │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────────┘StatefulSet 的特点
稳定的网络标识
bash
# StatefulSet 创建的 Pod 有固定的序号和名称
kubectl get pods -l app=mysql
# 输出：
# NAME READY STATUS RESTARTS AGE
# mysql-0 1/1 Running 0 10m
# mysql-1 1/1 Running 0 8m
# mysql-2 1/1 Running 0 6m
# Pod 名称固定，不随机
# 即使 Pod 被重新调度，名称保持不变稳定的持久存储
bash
# 每个 Pod 有独立的 PVC
kubectl get pvc
# 输出：
# NAME STATUS VOLUME
# data-mysql-0 Bound pv-aaa
# data-mysql-1 Bound pv-bbb
# data-mysql-2 Bound pv-ccc
# Pod 删除后，PVC 保留
# 新 Pod 仍然绑定到原来的 PVC有序部署和扩缩容
部署顺序：
┌─────────┐
│mysql-0 │ ← 先创建
└────┬────┘
↓
┌─────────┐
│mysql-1 │ ← 等 mysql-0 Running 后创建
└────┬────┘
↓
┌─────────┐
│mysql-2 │ ← 等 mysql-1 Running 后创建
└─────────┘
扩缩容顺序同理，从高序号到低序号删除基本示例
MySQL StatefulSet
yaml
apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
name: mysql
labels:
app: mysql
data:
master.cnf: |
[mysqld]
log-bin=mysql-bin
server-id=1
slave.cnf: |
[mysqld]
read_only=1
log-bin=mysql-bin
---
apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
name: mysql
spec:
serviceName: mysql # Headless Service 名称
replicas: 3
selector:
matchLabels:
app: mysql
template:
metadata:
labels:
app: mysql
spec:
initContainers:
- name: init-mysql
image: mysql:8.0
command:
- bash
- -c
- |
set -ex
# 检查是否为主节点
if [[ $HOSTNAME =~ "mysql-0" ]]; then
echo "I am master"
else
echo "I am slave"
fi
env:
- name: HOSTNAME
valueFrom:
fieldRef:
fieldPath: metadata.name
containers:
- name: mysql
image: mysql:8.0
ports:
- name: mysql
containerPort: 3306
env:
- name: MYSQL_ROOT_PASSWORD
valueFrom:
secretKeyRef:
name: mysql-secret
key: password
volumeMounts:
- name: data
mountPath: /var/lib/mysql
- name: conf
mountPath: /etc/mysql/conf.d
resources:
requests:
cpu: 500m
memory: 1Gi
limits:
cpu: 1
memory: 2Gi
volumeClaimTemplates: # 自动创建 PVC
- metadata:
name: data
spec:
accessModes: ["ReadWriteOnce"]
storageClassName: fast-storage
resources:
requests:
storage: 50Gi
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
name: mysql
labels:
app: mysql
spec:
clusterIP: None # Headless Service
selector:
app: mysql
ports:
- name: mysql
port: 3306Redis StatefulSet
yaml
apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
name: redis
spec:
serviceName: redis
replicas: 3
selector:
matchLabels:
app: redis
template:
metadata:
labels:
app: redis
spec:
containers:
- name: redis
image: redis:7-alpine
ports:
- name: redis
containerPort: 6379
command:
- redis-server
- --requirepass $(REDIS_PASSWORD)
- --appendonly yes
env:
- name: REDIS_PASSWORD
valueFrom:
secretKeyRef:
name: redis-secret
key: password
volumeMounts:
- name: data
mountPath: /data
resources:
requests:
cpu: 200m
memory: 256Mi
limits:
cpu: 500m
memory: 512Mi
readinessProbe:
tcpSocket:
port: 6379
volumeClaimTemplates:
- metadata:
name: data
spec:
accessModes: ["ReadWriteOnce"]
storageClassName: standard
resources:
requests:
storage: 10Gi
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
name: redis
spec:
clusterIP: None
selector:
app: redis
ports:
- name: redis
port: 6379扩缩容操作
扩容
bash
# 扩容到 5 个副本
kubectl scale statefulset mysql --replicas=5
# StatefulSet 会：
# 1. 等待 mysql-4 Ready
# 2. 创建 mysql-4
# 3. 等待 mysql-4 Ready
# 4. 扩容完成缩容
bash
# 缩容到 2 个副本
kubectl scale statefulset mysql --replicas=2
# StatefulSet 会：
# 1. 从高序号开始删除
# 2. 先删除 mysql-4（等待终止）
# 3. 再删除 mysql-3（等待终止）
# 4. PVC 和 PV 保留（除非手动删除）
# 重要：缩容不会删除 PVC
kubectl get pvc
# data-mysql-3 和 data-mysql-4 仍然存在安全缩容注意事项
bash
# 缩容前检查数据是否已复制
kubectl exec mysql-3 -- mysql -u root -p -e "SHOW SLAVE STATUS\G"
# 如果是主从集群，确保要删除的节点不是主节点
# 降级后再缩容持久化存储
VolumeClaimTemplate 详解
yaml
volumeClaimTemplates:
- metadata:
name: data
spec:
accessModes: ["ReadWriteOnce"]
storageClassName: fast-storage # 指定存储类
resources:
requests:
storage: 50GiPVC 命名规则
命名格式：<volumeClaimTemplate.metadata.name>-<statefulset.name>-<pod序号>
示例：
volumeClaimTemplates[0].metadata.name: data
statefulset.metadata.name: mysql
pod 序号: 0, 1, 2
结果：
- data-mysql-0
- data-mysql-1
- data-mysql-2数据持久化行为
bash
# Pod 删除后
kubectl delete pod mysql-0
# StatefulSet 控制器会：
# 1. 创建一个新的 mysql-0 Pod
# 2. 新 Pod 绑定到原来的 PVC（data-mysql-0）
# 3. 数据不会丢失
# 查看 PVC 状态
kubectl get pvc | grep mysql-0服务发现
Pod DNS 名称
bash
# 在集群内通过 DNS 访问 Pod
# 格式：<pod-name>.<service-name>.<namespace>.svc.cluster.local
mysql-0.mysql.default.svc.cluster.local
mysql-1.mysql.default.svc.cluster.local
mysql-2.mysql.default.svc.cluster.local服务访问
bash
# 访问所有 MySQL（通过 Service）
mysql.default.svc.cluster.local # Service 负载均衡
# 访问特定 MySQL（通过 Headless Service）
mysql-0.mysql.default.svc.cluster.local # 直连主节点
mysql-1.mysql.default.svc.cluster.local # 直连从节点更新策略
RollingUpdate（默认）
yaml
spec:
updateStrategy:
type: RollingUpdate
rollingUpdate:
maxUnavailable: 1 # 最多 1 个 Pod 不可用OnDelete
yaml
spec:
updateStrategy:
type: OnDelete # 手动删除 Pod 才触发更新更新流程（OnDelete）
bash
# StatefulSet 不会自动删除 Pod
# 需要手动删除
kubectl delete pod mysql-0
# StatefulSet 控制器收到删除事件后
# 1. 创建新的 mysql-0
# 2. 等待新 Pod Ready常见问题
Pod 一直处于 Pending
bash
# 原因：PVC 未绑定
kubectl get pvc | grep mysql-0
# 解决：
# 1. 检查 StorageClass 是否存在
kubectl get storageclass
# 2. 检查 PV 是否足够
kubectl get pv数据丢失风险
bash
# 警告：删除 PVC 会丢失数据
kubectl delete pvc data-mysql-0
# 解决方案：
# 1. 定期备份
# 2. 分离存储策略
# 3. 使用云存储（自动备份）Pod 无法调度
bash
# 原因：节点资源不足或污点
kubectl describe pod mysql-0 | grep -A 10 "Events"
# 解决：
# 1. 增加节点
# 2. 调整污点容忍最佳实践
1. 配置合理的存储
yaml
# 根据数据量配置存储
volumeClaimTemplates:
- metadata:
name: data
spec:
storageClassName: ssd # 使用 SSD
resources:
requests:
storage: 100Gi # 预留足够空间2. 配置资源限制
yaml
# 防止单个 Pod 耗尽资源
resources:
requests:
cpu: 500m
memory: 1Gi
limits:
cpu: 1
memory: 2Gi3. 配置健康检查
yaml
readinessProbe:
exec:
command:
- mysqladmin
- ping
- -h
- localhost
initialDelaySeconds: 30
periodSeconds: 10
livenessProbe:
exec:
command:
- mysqladmin
- ping
- -h
- localhost
initialDelaySeconds: 60
periodSeconds: 204. 分离配置文件
yaml
# 使用 ConfigMap 分离配置
spec:
containers:
- name: mysql
volumeMounts:
- name: conf
mountPath: /etc/mysql/conf.d
volumes:
- name: conf
configMap:
name: mysql-config面试追问
- StatefulSet 和 Deployment 的核心区别是什么？
- StatefulSet 的稳定网络标识是怎么实现的？
- 删除 StatefulSet 后，PVC 会删除吗？数据会丢失吗？
- StatefulSet 的扩容顺序是什么？为什么需要有序？
- Headless Service 在 StatefulSet 中扮演什么角色？
"StatefulSet 是 Kubernetes 处理有状态应用的核心机制。稳定的网络标识和持久存储是其核心价值。但记住：StatefulSet 只是管理 Pod 的机制，数据备份和恢复仍然需要你自己处理。"