10.Statefulset控制器

10.1 概念、原理解读

StatefulSet 是Kubernetes 中的一种控制器(Controller),用于管理有状态应用程序的部署｡与 Deployment 控制器不同,StatefulSet 为每个Pod 实例分配了一个唯一的标识符,并确保这些标识符在Pod 重新创建时保持不变｡这为有状态应用程序提供了一些关键的功能和保证,例如稳定的网络标识符､有序的部署和扩展以及持久化存储｡

下面是StatefulSet 的一些基本介绍:

唯一标识符:每个StatefulSet 管理的Pod 实例都被分配了一个唯一的标识符,通常是一个整数索引｡这个标识符可以用于在网络中唯一地标识每个Pod 实例｡
稳定的网络标识符:StatefulSet 中的每个Pod 实例都有一个稳定的网络标识符,通常是一个 DNS 名称｡这使得其他应用程序可以通过名称轻松地访问特定的Pod 实例,而不需要关注其具体的IP 地址变化｡
有序的部署和扩展:StatefulSet 控制器确保Pod 实例按照定义的顺序逐个启动和关闭｡这对于依赖先前实例状态的应用程序非常重要｡此外,扩展StatefulSet 时,新的Pod 实例也会按照指定的顺序逐个创建｡
持久化存储:StatefulSet 允许每个Pod 实例关联一个持久化卷(Persistent Volume),这使得有状态应用程序可以在Pod 重新创建时保留其数据｡这为应用程序提供了持久化存储的能力,使得数据不会丢失或重置｡

10.2 使用案例：不熟web站点

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:
  updateStrategy:
    rollingUpdate:
      partition: 1
      maxUnavailable: 0
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  serviceName: "nginx"
  replicas: 2
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
        - name: nginx
          image: nginx
          imagePullPolicy: IfNotPresent
          ports:
            - containerPort: 80
              name: web

kubectl apply -f statefulset.yaml

# 查看statefulset状态
kubectl get statefulset
# 查看pod
kubectl get pods -l app=nginx
# #使用kubectl run 运行一个提供nslookup 命令的容器的,通过对pod 主机名执行nslookup, 可以检查它们在集群内部的DNS 地址:

kubectl run busybox --image docker.io/library/busybox:1.28 --image-pull-policy=IfNotPresent --restart=Never --rm -it busybox -- sh


nslookup web-0.nginx.default.svc.cluster.local
Server:    10.96.0.10
Address 1: 10.96.0.10 kube-dns.kube-system.svc.cluster.local

Name:      web-0.nginx.default.svc.cluster.local
Address 1: 10.188.1.230 web-0.nginx.default.svc.cluster.local

# stateful创建的pod也是有dns记录的
nslookup nginx.default.svc.cluster.local

Server:    10.96.0.10
Address 1: 10.96.0.10 kube-dns.kube-system.svc.cluster.local

Name:      nginx.default.svc.cluster.local
Address 1: 10.188.1.231 web-1.nginx.default.svc.cluster.local
Address 2: 10.188.1.230 web-0.nginx.default.svc.cluster.local
#查询service dns，会把对应的pod ip解析出来

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
   name: my-nginx
   labels:
      run: my-nginx
spec:
   type: ClusterIP
   ports:
      - port: 80
        protocol: TCP
        targetPort: 80
   selector:
      run: my-nginx
---
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: my-nginx
spec:
  selector:
    matchLabels:
      run: my-nginx
  replicas: 2
  template:
    metadata:
      labels:
        run: my-nginx
    spec:
      containers:
        - name: my-nginx
          image: busybox
          imagePullPolicy: IfNotPresent
          ports:
            - containerPort: 80
          command:
            - sleep
            - "3600"

kubectl get pods -l run=my-nginx
NAME                        READY   STATUS    RESTARTS   AGE
my-nginx-58899fd9cd-j5kxj   1/1     Running   0          60s
my-nginx-58899fd9cd-nqt4j   1/1     Running   0          62s
# 通过Deployment创建的pod是随机生成的 


kubectl run busybox --image docker.io/library/busybox:1.28 --image-pull-policy=IfNotPresent --restart=Never --rm -it busybox -- sh

nslookup my-nginx.default.svc.cluster.local
Server:    10.96.0.10
Address 1: 10.96.0.10 kube-dns.kube-system.svc.cluster.local

Name:      my-nginx.default.svc.cluster.local
Address 1: 10.105.173.152 my-nginx.default.svc.cluster.local

# 有ip的service解析的service的ip

有ip的service和没有ip的service有什么区别，那种的方式代理pod的效率高？
从效率的角度来看，解析带有ip的svc和解析没有ip的svc，这两种方式的效率可能会有所不同。

解析带有ip的SVC：
解析svc的名字会直接找到svc的ip地址，可以直接讲请求发送到指定的ip地址，省略了额外的dns查询步骤，因此通常具有较高的效率。这种方式适用于从集群外部或其他命名空间访问svc，或者需要直接使用svc的ip地址进行访问的场景。
解析没有ip的svc：解析到没有ip的svc，dns解析会讲svc名称解析与之关联的后端pod的ip地址。这涉及额外的dns查询和解析步骤，解析到后端pod的ip地址后，请求需要通过负载均衡机制（如轮训或基于权重的负载均衡）选择一个后端pod来处理请求，这可能会增加一定的延迟。这种方式适用于集群内部访问svc的场景，其中请求在集群内部的服务间进行通讯。
总体而言，解析带有ip的svc通常比解析没有ip的svc具有更高的效率，因为他可能直接讲请求发送到指定的ip地址，避免额外的dns查询和负载均衡步骤。

10.3 扩容、缩容、更新

如果我们觉得两个副本太少了,想要增加,只需要修改配置文件statefulset.yaml 里的replicas 的值即可,原来replicas: 2,现在变成replicaset: 3,修改之后,执行如下命令更新:

root@redcloud001:/data/k8s/test/10.statefulset# vim statefulset.yaml 
root@redcloud001:/data/k8s/test/10.statefulset# kubectl apply -f statefulset.yaml 
service/nginx unchanged
statefulset.apps/web configured
root@redcloud001:/data/k8s/test/10.statefulset# kubectl get pods -l run=ngxin
No resources found in default namespace.
root@redcloud001:/data/k8s/test/10.statefulset# kubectl get pods -l app=ngxin
No resources found in default namespace.
root@redcloud001:/data/k8s/test/10.statefulset# kubectl get sts
NAME   READY   AGE
web    3/3     4h52m
root@redcloud001:/data/k8s/test/10.statefulset# kubectl get pods -l app=nginx
NAME    READY   STATUS    RESTARTS   AGE
web-0   1/1     Running   0          4h52m
web-1   1/1     Running   0          4h50m
web-2   1/1     Running   0          55s

# 实时修改
root@redcloud001:/data/k8s/test/10.statefulset# kubectl edit sts web
statefulset.apps/web edited
root@redcloud001:/data/k8s/test/10.statefulset# kubectl get pods -l app=nginx
NAME    READY   STATUS    RESTARTS   AGE
web-0   1/1     Running   0          4h53m
web-1   1/1     Running   0          4h52m
web-2   1/1     Running   0          2m4s
web-3   1/1     Running   0          4s
web-4   1/1     Running   0          2s

动态缩容

如果我们觉得4 个Pod 副本太多了,想要减少,只需要修改配置文件statefulset.yaml 里的 replicas 的值即可,把replicaset:4 变成replicas: 2,修改之后,执行如下命令更新:

12 January 2026