#有状态副本集

#了解有状态副本集

参考官方 Kubernetes 文档：StatefulSets

StatefulSet 是一个 Kubernetes 工作负载 API 对象，旨在通过以下能力管理有状态应用：

• 稳定的网络标识：DNS 主机名 <statefulset-name>-<ordinal>.<service-name>.ns.svc.cluster.local。
• 稳定的持久存储：通过 volumeClaimTemplates 提供。
• 有序部署/扩缩容：按顺序创建/删除 Pod：Pod-0 → Pod-1 → Pod-N。
• 有序滚动更新：按逆序序号更新 Pod：Pod-N → Pod-0。

在分布式系统中，可以将多个 StatefulSet 作为独立组件部署，以提供专用的有状态服务（例如 Kafka brokers、MongoDB shards）。

#创建有状态副本集

#使用 CLI 创建有状态副本集

#前提条件

• 确保你已配置 kubectl 并已连接到集群。

#YAML 文件示例

# example-statefulset.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
  name: web
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx # has to match .spec.template.metadata.labels
  serviceName: 'nginx' # this headless Service is responsible for the network identity of the Pods
  replicas: 3 # defines the desired number of Pod replicas (default: 1)
  minReadySeconds: 10 # by default is 0
  template: # defines the Pod template for the StatefulSet
    metadata:
      labels:
        app: nginx # has to match .spec.selector.matchLabels
    spec:
      terminationGracePeriodSeconds: 10
      containers:
        - name: nginx
          image: registry.k8s.io/nginx-slim:0.24
          ports:
            - containerPort: 80
              name: web
          volumeMounts:
            - name: www
              mountPath: /usr/share/nginx/html
  volumeClaimTemplates: # defines PersistentVolumeClaim (PVC) templates. Each Pod gets a unique PersistentVolume (PV) dynamically provisioned based on these templates.
    - metadata:
        name: www
      spec:
        accessModes: ['ReadWriteOnce']
        storageClassName: 'my-storage-class'
        resources:
          requests:
            storage: 1Gi
---
# example-service.yaml
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx
  labels:
    app: nginx
spec:
  ports:
    - port: 80
      name: web
  clusterIP: None
  selector:
    app: nginx

#通过 YAML 创建有状态副本集

# Step 1: To create the StatefulSet defined in *example-statefulset.yaml*, execute the following command
kubectl apply -f example-statefulset.yaml

# Step 2: To verify the creation and status of your StatefulSet and its associated Pods and PVCs:
kubectl get statefulset web # View StatefulSet
kubectl get pods -l app=nginx # Check Pods managed by this StatefulSet
kubectl get pvc -l app=nginx # Check PVCs created by volumeClaimTemplates

#使用 web 控制台创建有状态副本集

#前提条件

获取镜像地址。镜像来源可以是平台管理员通过 toolchain 集成到平台中的镜像仓库，也可以是第三方平台的镜像仓库。

• 对于前者，管理员通常会将镜像仓库分配到你的项目中，你可以直接使用其中的镜像。如果未找到所需的镜像仓库，请联系管理员进行分配。

• 如果是第三方平台的镜像仓库，请确保当前集群可以直接从该仓库拉取镜像。

• 如果镜像仓库需要认证，你需要配置相应的 image pull Secret。更多信息，请参见 将 ImagePullSecrets 添加到 ServiceAccount。

• 通过 OCI Connector 选择镜像时，还需要为 Connector proxy 选择一个 image pull Secret，或者确认工作负载的 ServiceAccount 已经引用了该 Secret。参见 在 OCI Connector 中使用 ImagePullSecret。

#使用新的 web 控制台创建有状态副本集

新的 web 控制台可以从不同视图暴露 StatefulSet 的创建入口。请根据你是从项目范围还是从具体集群进行操作，选择相应入口。

• Applications view：从当前项目开始。打开 Workloads > StatefulSets，选择目标 Cluster 和 Namespace，然后选择会生成 StatefulSet 的工作负载模型或创建流程。
• Clusters view：从具体集群开始。先打开目标集群，进入目标命名空间，然后导航到 Workloads > StatefulSets，点击 Create StatefulSet。

#操作步骤 - 配置基本信息

1. 在 Container Platform 左侧边栏中，导航到 Workloads > StatefulSets。

2. 点击 Create StatefulSet。

3. Select 或 Input 一个镜像，然后点击 Confirm。

在 Basic Info 部分，配置 StatefulSet 工作负载的声明式参数：

#操作步骤 - 配置 Pod

Pod 部分，请参阅 Deployment - Configure Pod

#操作步骤 - 配置容器

Containers 部分，请参阅 Deployment - Configure Containers

#操作步骤 - 创建

点击 Create。

#何时在 Applications 视图中使用有状态副本集

当工作负载依赖于每个副本的标识、稳定命名、有序生命周期行为，或者需要与特定副本保持关联的持久存储时，应使用有状态副本集。

通常在以下场景中，有状态副本集更适合：

• 每个副本都应保留稳定的序号标识
• 工作负载依赖稳定的网络命名或相关的 headless Service
• 每个副本都需要自己的 persistent volume claim
• 应用对启动、关闭或更新顺序有要求

如果工作负载可以视为可互换的无状态副本，请改为查看 Deployments。

#有状态工作负载审查要点

在创建或更新 StatefulSet 之前，请仔细检查以下内容：

• 所选项目、集群和命名空间是否为预期的运行范围
• 每个副本是否都需要稳定标识
• 每个副本是否都需要持久存储
• 工作负载是否依赖有序的启动、关闭或扩缩容行为
• 引用的存储设置在目标环境中是否可用
• 配置更改是否可能影响数据连续性或副本替换行为
• 工作负载是否还通过相关 Service 依赖稳定的网络标识

#健康检查

• 健康检查 YAML 文件示例
• web 控制台中的健康检查配置参数

#管理有状态副本集

#使用 CLI 管理有状态副本集

#查看有状态副本集

你可以查看 StatefulSet 以获取应用信息。

• 检查 StatefulSet 是否已创建。

  kubectl get statefulsets

• 获取 StatefulSet 的详细信息。

  kubectl describe statefulsets

#扩缩有状态副本集

• 修改现有 StatefulSet 的副本数量：

  kubectl scale statefulset <statefulset-name> --replicas=<new-replica-count>

• 示例：

  kubectl scale statefulset web --replicas=5

#更新有状态副本集（Rolling Update）

当你修改 StatefulSet 的 Pod 模板时（例如更改容器镜像），Kubernetes 默认会执行滚动更新（前提是 updateStrategy 设置为 RollingUpdate，而这也是默认值）。

在更改镜像或 OCI Connector 之前，请确认每个新的 Pod 版本都能直接或通过其 ServiceAccount 获取有效的 Connector proxy image pull Secret。在有序更新期间，请检查每个 Pod 的 Connector 注解、重写后的 proxy 镜像、状态和 Events。如果某个序号 Pod 进入 ImagePullBackOff，请停止 rollout，并在继续之前检查 Secret、ServiceAccount 和 token 的有效性。

• 首先，编辑 YAML 文件（例如 example-statefulset.yaml）并应用所需更改，然后执行：

  kubectl apply -f example-statefulset.yaml

• 然后，你可以监控滚动更新的进度：

  kubectl rollout status statefulset/<statefulset-name>

#删除有状态副本集

要删除 StatefulSet 及其关联的 Pod：

kubectl delete statefulset <statefulset-name>

默认情况下，删除 StatefulSet 不会删除其关联的 PersistentVolumeClaims (PVCs) 或 PersistentVolumes (PVs)，以防止数据丢失。若要同时删除 PVC，则必须显式执行：

kubectl delete pvc -l app=<label-selector-for-your-statefulset> # Example: kubectl delete pvc -l app=nginx

另外，如果你的 volumeClaimTemplates 使用的 StorageClass 的 reclaimPolicy 为 Delete，则在 PVC 被删除时，PVs 及其底层存储也会自动删除。

#使用 web 控制台管理有状态副本集

#查看有状态副本集

1. 在 Container Platform 中，导航到 Workloads > StatefulSets。
2. 找到你要查看的 StatefulSet。
3. 点击 StatefulSet 名称以查看 Details、Topology、Logs、Events、Monitoring 等信息。

#更新有状态副本集

1. 在 Container Platform 中，导航到 Workloads > StatefulSets。
2. 找到你要更新的 StatefulSet。
3. 在 Actions 下拉菜单中选择 Update，进入 Edit StatefulSet 页面，你可以更新 Replicas、image、updateStrategy 等参数。

更改镜像或 OCI Connector 时，还要检查 Connector proxy image pull Secret、工作负载的 ServiceAccount 以及 token 的有效性。观察有序的 Pod 替换过程，并验证每个新 Pod 的实际镜像重写情况和 Events。

#删除有状态副本集

1. 在 Container Platform 中，导航到 Workloads > StatefulSets。
2. 找到你要删除的 StatefulSet。
3. 在 Actions 下拉菜单中，点击操作列中的 Delete 按钮并确认。

StatefulSet 的删除和缩容可能带来与无状态工作负载不同的存储影响。在删除或缩容之前，请确认被移除的副本不再持有必需数据或集群成员资格。