Kubernetes服务中StatefulSet解析，管理有状态应用，稳定网络标识、持久存储、有序部署。

SAJDASD

1193人浏览 · 2025-03-01 15:37:13

SAJDASD · 2025-03-01 15:37:13 发布

首先，需要确认StatefulSet和Deployment的主要区别。Deployment管理的Pod是无状态的，每个Pod都是相同的，可以互相替换，名称也是随机的。而StatefulSet的Pod名称是有序且稳定的，，这样每个Pod都有固定的标识，便于有状态应用处理网络和存储。

特性	StatefulSet	Deployment
网络标识	稳定（固定名称/DNS）	随机名称，无固定 DNS
存储	独立 PVC，持久化	临时存储（通常）
部署顺序	按序号顺序创建/删除	并行创建/删除
适用场景	有状态应用（数据库、中间件）	无状态应用（Web 服务等）

StatefulSet如何管理存储呢？每个Pod需要有自己的持久卷（PV），这样即使Pod被重新调度，数据也不会丢失。StatefulSet使用volumeClaimTemplates来为每个Pod生成PersistentVolumeClaim（PVC），这样每个Pod都有自己的存储。例如，当创建mysql-0时，会自动生成一个pvc-mysql-0的声明，绑定到对应的PV。这样保证了数据的持久化和独立性。

StatefulSet 实例：部署 MySQL 集群

1. 创建 Headless Service

# mysql-service.yaml
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: mysql-service
spec:
  clusterIP: None  # Headless Service 标识
  selector:
    app: mysql
  ports:
    - port: 3306
      name: mysql

说明：

clusterIP: None 表示这是一个 Headless Service，直接暴露 Pod 的 DNS 记录。

Headless Service 通过 禁用 ClusterIP 和 直接暴露 Pod IP，为有状态应用提供了稳定的网络标识和精确的端点访问能力。它是 StatefulSet 实现数据持久化、有序扩缩容等特性的关键基础组件。

2. 创建 StatefulSet

# mysql-statefulset.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
  name: mysql
spec:
  serviceName: mysql-service  # 关联 Headless Service
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: mysql
  template:
    metadata:
      labels:
        app: mysql
    spec:
      containers:
        - name: mysql
          image: mysql:5.7
          env:
            - name: MYSQL_ROOT_PASSWORD
              value: "rootpassword"   #设置 MySQL 的 root 密码，生产环境中建议用Secret。
          ports:
            - containerPort: 3306
              name: mysql
          volumeMounts:
            - name: mysql-data
              mountPath: /var/lib/mysql 
  volumeClaimTemplates:
    - metadata:
        name: mysql-data
      spec:
        accessModes: [ "ReadWriteOnce" ]  #该 PV 只能被单节点读写
        resources:
          requests:
            storage: 1Gi

关键配置解析：

volumeClaimTemplates： 每个 Pod 自动创建名为 mysql-data 的 PVC，存储类为默认的 standard（可按需替换）。

存储挂载: PVC 挂载到 MySQL 的数据目录 /var/lib/mysql，确保数据持久化。

部署与验证

应用配置：

kubectl apply -f mysql-service.yaml
kubectl apply -f mysql-statefulset.yaml

查看资源状态：

kubectl get statefulset/mysql      # 查看 StatefulSet 状态
kubectl get pods -l app=mysql      # 观察 Pod 按顺序创建
kubectl get pvc -l app=mysql      # 查看自动创建的 PVC

验证 DNS 稳定性：

# 进入第一个 Pod 执行 nslookup
kubectl exec -it mysql-0 /bin/sh
apt-get update && apt-get install -y dnsutils
nslookup mysql-service

数据持久化测试：
- 在 mysql-0 中创建测试数据库。
- 删除 Pod mysql-0，Kubernetes 会自动重建。
- 验证数据是否仍然存在。

高级配置

唯一性配置（如 MySQL server-id）：

env:
  - name: SERVER_ID
    value: "$(echo ${HOSTNAME} | sed 's/mysql-//')"  # 提取 Pod 序号
  - name: MYSQL_ROOT_PASSWORD
    valueFrom:
      secretKeyRef:
        name: mysql-secret
        key: password

使用 InitContainer 初始化数据：

spec:
  initContainers:
    - name: init-mysql
      image: mysql:5.7
      command: ["bash", "-c", "..." ]  # 自定义初始化脚本

配置 livenessProbe 和 readinessProbe：

livenessProbe:   #存活探针
  tcpSocket:    #尝试与容器的 3306 端口建立 TCP 连接
    port: 3306
  initialDelaySeconds: 30  # 容器启动后等待 30 秒再开始探测
readinessProbe:  #就绪探针
  exec: 
    command: ["mysql", "-uroot", "-prootpassword", "-e", "SELECT 1"]