StatefulSet — это ресурс Kubernetes, предназначенный для управления приложениями, то есть приложениями, которые требуют сохранения состояния между перезапусками, например, базы данных, очереди сообщений или системы, зависящие от порядка обработки данных. В отличие от Deployment, StatefulSet обеспечивает строгую гарантию порядка, уникальность и стабильность идентификаторов подъемов (pods).

В этой статье мы разберем, что такое StatefulSet, как он работает, и когда его следует использовать.

1. Что такое StatefulSet?

StatefulSet — это контроллер Kubernetes, который используется для управления государственными приложениями. Он обеспечивает следующие ключевые особенности:

1. Порядок запуска и остановки подъемов:
   • Подъемы (pods) в StatefulSet запускаются и останавливаются в строгом порядке.
   • Это важно для приложений, где порядок инициализации или остановки имеет значение (например, репликация данных между мастером и репликами).
2. Уникальные и стабильные идентификаторы:
   • Каждый подъем в StatefulSet имеет уникальный и стабильный идентификатор, который сохраняется при перезапуске.
   • Идентификатор подъема включает имя StatefulSet и порядковый номер (например, myapp-0, myapp-1).
3. Постоянное хранилище:
   • StatefulSet поддерживает использование Persistent Volumes (PV) для сохранения данных.
   • Каждый подъем получает свой уникальный том, который остается связанным с подъемом даже после его перезапуска.
4. Сетевая идентичность:
   • StatefulSet обеспечивает стабильные сетевые идентификаторы для подъемов, что важно для приложений, где подъемы взаимодействуют друг с другом.

2. Когда использовать StatefulSet?

StatefulSet следует использовать для приложений, которые требуют сохранения состояния между перезапусками. Примеры таких приложений:

• Базы данных: MySQL, PostgreSQL, MongoDB и другие СУБД.
• Очереди сообщений: Kafka, RabbitMQ.
• Кластерные системы: Elasticsearch, Cassandra, Zookeeper.
• Системы с репликацией данных: Etcd, Consul.

Если ваше приложение не зависит от состояния (например, веб-сервер или микросервис), лучше использовать Deployment.

3. Основные отличия StatefulSet от Deployment

4. Как работает StatefulSet?

1. Создание подъемов:
   • StatefulSet создает подъемы в строгом порядке, начиная с 0 и далее (myapp-0, myapp-1, myapp-2 и т.д.).
   • Каждый подъем получает уникальный и стабильный идентификатор.
2. Обновление подъемов:
   • При обновлении StatefulSet подъемы обновляются по очереди, начиная с N-1 и заканчивая 0, где N — количество реплик.
3. Перезапуск подъемов:
   • Если подъем терпит неудачу, StatefulSet перезапускает его с тем же идентификатором и сохраняет его состояние.
4. Масштабирование:
   • При увеличении количества реплик новые подъемы добавляются в конец списка (например, myapp-3, myapp-4).
   • При уменьшении количества реплик подъемы удаляются начиная с конца списка.

5. Пример использования StatefulSet

Рассмотрим пример развертывания StatefulSet для Nginx с использованием Persistent Volume для хранения данных.

Манифест StatefulSet (nginx-statefulset.yaml):

apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
  name: nginx
spec:
  serviceName: "nginx"
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:latest
        ports:
        - containerPort: 80
          name: web
        volumeMounts:
        - name: www
          mountPath: /usr/share/nginx/html
  volumeClaimTemplates:
  - metadata:
      name: www
    spec:
      accessModes: ["ReadWriteOnce"]
      resources:
        requests:
          storage: 1Gi

Объяснение:

• serviceName: Имя сервиса, который будет использоваться для связи подъемов между собой.
• replicas: Количество реплик (3 подъема).
• volumeClaimTemplates: Определяет Persistent Volume Claim (PVC) для каждого подъема. Каждый подъем получает свой уникальный том.
• volumeMounts: Монтирует том в контейнер.

Команда для развертывания:

kubectl apply -f nginx-statefulset.yaml

6. Сетевая идентичность в StatefulSet

StatefulSet обеспечивает стабильные сетевые идентификаторы для подъемов, что важно для приложений, где подъемы взаимодействуют друг с другом. Например, вы можете использовать DNS-имена для обращения к конкретным подъемам:

• nginx-0.nginx.default.svc.cluster.local
• nginx-1.nginx.default.svc.cluster.local
• nginx-2.nginx.default.svc.cluster.local

Это позволяет подъемам взаимодействовать друг с другом, используя стабильные адреса.

7. Когда не использовать StatefulSet?

StatefulSet не нужен, если ваше приложение:

• Не сохраняет состояние между перезапусками (например, веб-сервер, API-сервер).
• Не зависит от порядка запуска или остановки подъемов.
• Не требует постоянного хранилища.

Для таких приложений лучше использовать Deployment.

StatefulSet — это мощный инструмент Kubernetes для управления государственными приложениями. Он обеспечивает строгий порядок запуска и остановки подъемов, уникальные и стабильные идентификаторы, а также поддержку постоянного хранилища. Использование StatefulSet позволяет разрабатывать надежные, масштабируемые и устойчивые к сбоям системы, такие как базы данных, очереди сообщений и кластерные системы.

Если ваше приложение требует сохранения состояния, StatefulSet — это правильный выбор для обеспечения его стабильной работы в Kubernetes.