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阿里云容器服务ACK实现StatefulSet持久化存储的最佳实践-CSI-云淘科技

• 阿里云容器服务
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有状态服务StatefulSet支持通过VolumeClaimTemplate为每个Pod创建PV和PVC。并且删除和减少Pod时，不会删除StatefulSet的PV和PVC。本文为您介绍如何通过VolumeClaimTemplate实现StatefulSet持久化存储。

前提条件

创建Kubernetes托管版集群

应用场景

有状态服务StatefulSet的应用场景：

  • 稳定的部署次序：有序部署或扩展，需要根据定义的顺序依次进行（即从0到N-1，在下一个Pod运行之前，所有之前的Pod必须都是Running和Ready状态）。

  • 稳定的缩容次序：有序收缩或删除，需要根据定义的顺序依次进行（即从N-1到0，从N-1到0， 在下一个Pod执行结束之前 ，所有之前的Pod都需要删除完成）。

  • 稳定的网络标志：Pod重新调度后其PodName和HostName不变。

  • 稳定的持久化存储：基于PVC，Pod重新调度后仍能访问到相同的持久化数据。

创建StatefulSet服务

您可以通过VolumeClaimTemplates自动创建PVC及PV。

说明

volumeClaimTemplates：表示一类PVC的模板，系统会根据有状态服务-StatefulSet配置的replicas数量，创建相应数量的PVC。这些PVC除了名字不一样，其他配置都相同。

  1. 使用以下内容，创建statefulset.yaml。

    创建一个Service和StatefulSet，并且设置该StatefulSet包含2个Pod。

    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:
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  serviceName: "nginx"
  replicas: 2
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx
        ports:
        - containerPort: 80
          name: web
        volumeMounts:
        - name: disk-ssd
          mountPath: /data
  volumeClaimTemplates:
  - metadata:
      name: disk-ssd
    spec:
      accessModes: [ "ReadWriteOnce" ]
      storageClassName: "alicloud-disk-ssd"
      resources:
        requests:
          storage: 20Gi

    • replicas：本例中设置为2，表示创建2个Pod。

    • mountPath：云盘在容器中挂载的位置。

    • accessModes：访问模式。

    • storageClassName：本例配置为alicloud-disk-ssd，表示使用的是阿里SSD类型的云盘。

    • storage：声明应用的使用量。

  2. 执行以下命令，部署StatefulSet服务。

    kubectl create -f statefulset.yaml

  3. 执行以下命令，查看已部署的Pod。

    kubectl get pod

    预期输出：

    NAME                          READY   STATUS    RESTARTS   AGE
web-0                         1/1     Running   0          6m
web-1                         1/1     Running   0          6m

  4. 执行以下命令，查看PVC。

    kubectl get pvc

    预期输出：

    NAME             STATUS   VOLUME                   CAPACITY   ACCESS MODES   STORAGECLASS        AGE
disk-ssd-web-0   Bound    d-2zegw7et6xc96nbojuoo   20Gi       RWO            alicloud-disk-ssd   7m
disk-ssd-web-1   Bound    d-2zefbrqggvkd10xb523h   20Gi       RWO            alicloud-disk-ssd   6m

验证PVC会根据StatefulSet服务扩容而扩容

  1. 执行以下命令，扩容StatefulSet服务到3个Pod。

    kubectl scale sts web --replicas=3

    预期输出：

    statefulset.apps/web scaled

  2. 执行以下命令，查看扩容后的Pod。

    kubectl get pod

    预期输出：

    NAME                          READY   STATUS    RESTARTS   AGE
web-0                         1/1     Running   0          34m
web-1                         1/1     Running   0          33m
web-2                         1/1     Running   0          26m

  3. 执行以下命令，查看扩容后的PVC。

    kubectl get pvc

    预期输出：

    NAME             STATUS   VOLUME                   CAPACITY   ACCESS MODES   STORAGECLASS        AGE
disk-ssd-web-0   Bound    d-2zegw7et6xc96nbojuoo   20Gi       RWO            alicloud-disk-ssd   35m
disk-ssd-web-1   Bound    d-2zefbrqggvkd10xb523h   20Gi       RWO            alicloud-disk-ssd   34m
disk-ssd-web-2   Bound    d-2ze4jx1zymn4n9j3pic2   20Gi       RWO            alicloud-disk-ssd   27m

    可以看到，StatefulSet扩容到3个Pod后，PVC也扩容到3个。

验证缩容StatefulSet后，PVC保持不变

  1. 执行以下命令，缩减StatefulSet服务到2个Pod。

    kubectl scale sts web --replicas=2

    预期输出：

    statefulset.apps/web scaled

  2. 执行以下命令，查看缩容后的Pod。

    kubectl get pod

    预期输出：

    NAME                          READY   STATUS    RESTARTS   AGE
web-0                         1/1     Running   0          38m
web-1                         1/1     Running   0          38m

    Pod的数量已缩减为2。

  3. 执行以下命令，查看缩容后的PVC。

    kubectl get pvc

    预期输出：

    NAME             STATUS   VOLUME                   CAPACITY   ACCESS MODES   STORAGECLASS        AGE
disk-ssd-web-0   Bound    d-2zegw7et6xc96nbojuoo   20Gi       RWO            alicloud-disk-ssd   39m
disk-ssd-web-1   Bound    d-2zefbrqggvkd10xb523h   20Gi       RWO            alicloud-disk-ssd   39m
disk-ssd-web-2   Bound    d-2ze4jx1zymn4n9j3pic2   20Gi       RWO            alicloud-disk-ssd   31m

    缩容StatefulSet到2个Pod后，PVC仍为3个。说明PVC不会因StatefulSet缩容而缩减。

验证StatefulSet再次扩容后，PVC保持不变

验证StatefulSet扩容后缩容，再次扩容后，PVC保持不变。

  1. 执行以下命令，扩容StatefulSet服务到3个Pod。

    kubectl scale sts web --replicas=3

    预期输出：

    statefulset.apps/web scaled

  2. 执行以下命令，查看扩容后的Pod。

    kubectl get pod

    预期输出：

    NAME                          READY   STATUS    RESTARTS   AGE
web-0                         1/1     Running   0          1h
web-1                         1/1     Running   0          1h
web-2                         1/1     Running   0          8s

  3. 执行以下命令，查看扩容后的PVC。

    kubectl get pvc

    预期输出：

    NAME             STATUS   VOLUME                   CAPACITY   ACCESS MODES   STORAGECLASS        AGE
disk-ssd-web-0   Bound    d-2zegw7et6xc96nbojuoo   20Gi       RWO            alicloud-disk-ssd   1h
disk-ssd-web-1   Bound    d-2zefbrqggvkd10xb523h   20Gi       RWO            alicloud-disk-ssd   1h
disk-ssd-web-2   Bound    d-2ze4jx1zymn4n9j3pic2   20Gi       RWO            alicloud-disk-ssd   1h

    扩容后新创建的Pod仍会使用原来的PVC。

验证删除StatefulSet服务的Pod，PVC保持不变

  1. 执行以下命令，查看名称为web-1的Pod，引用的PVC。

    kubectl describe pod web-1 | grep ClaimName

    预期输出：

    ClaimName:  disk-ssd-web-1

  2. 执行以下命令，删除名称为web-1的Pod。

    kubectl delete pod web-1

    预期输出：

    pod "web-1" deleted

  3. 执行以下命令，查看Pod。

    kubectl get pod

    预期输出：

    NAME                          READY   STATUS    RESTARTS   AGE
web-0                         1/1     Running   0          1h
web-1                         1/1     Running   0          25s
web-2                         1/1     Running   0          9m

    重新创建的Pod与删除前的Pod名称一致。

  4. 执行以下命令，查看PVC。

    kubectl get pvc

    预期输出：

    NAME             STATUS   VOLUME                   CAPACITY   ACCESS MODES   STORAGECLASS        AGE
disk-ssd-web-0   Bound    d-2zegw7et6xc96nbojuoo   20Gi       RWO            alicloud-disk-ssd   1h
disk-ssd-web-1   Bound    d-2zefbrqggvkd10xb523h   20Gi       RWO            alicloud-disk-ssd   1h
disk-ssd-web-2   Bound    d-2ze4jx1zymn4n9j3pic2   20Gi       RWO            alicloud-disk-ssd   1h

    删除后新创建的Pod仍会使用原来的PVC。

验证StatefulSet服务的持久化存储

  1. 执行以下命令，查看/data路径下的文件。

    kubectl exec web-1 -- ls /data

    预期输出：

    lost+found

  2. 执行以下命令，在/data路径下创建文件statefulset。

    kubectl exec web-1 -- touch /data/statefulset

  3. 执行以下命令，查看/data路径下的文件。

    kubectl exec web-1 -- ls /data

    预期输出：

    lost+found
statefulset

  4. 执行以下命令，删除名称为web-1的Pod。

    kubectl delete pod web-1

    预期输出：

    pod "web-1" deleted

  5. 执行以下命令，查看/data路径下的文件。

    kubectl exec web-1 -- ls /data

    预期输出：

    lost+found
statefulset

    statefulset文件仍然存在，说明云盘的数据可持久化保存。

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