# k8s StatefulSets

StatefulSets（有状态系统服务设计）在 k8s 1.7 中还是 beta 特性，同时 StatefulSets 是 1.4 版本中 PetSets 的替代品。PetSets 的用户参考 1.5 升级指南。

# 使用 StatefulSets

在具有以下特点时使用 StatefulSets：

稳定性，唯一的网络标识符。
稳定性，持久化存储。
有序的部署和扩展。
有序的删除和终止。
有序的自动滚动更新。

Pod 调度运行时，如果应用不需要任何稳定的标示、有序的部署、删除和扩展，则应该使用一组无状态副本的控制器来部署应用，例如 Deployment 或 ReplicaSet 更适合无状态服务需求。

# 限制

StatefulSet 还是 beta 特性，在 k8s 1.5 版本之前任何版本都不可以使用。
与所有 alpha / beta 特性的资源一样，可以通过 apiserver 配置-runtime-config 来禁用 StatefulSet。
Pod 的存储，必须基于请求 storage class 的 PersistentVolume Provisioner 或由管理员预先配置来提供。
基于数据安全性设计，删除或缩放 StatefulSet 将不会删除与 StatefulSet 关联的 Volume。
StatefulSets 需要 Headless Service 负责 Pods 的网络的一致性（必须创建此服务）。

# 组件

示例：

name 为 nginx 的 Headless Service 用于控制网络域。
StatefulSet（name 为 web）有一个 Spec，在一个 Pod 中启动具有 3 个副本的 nginx 容器。
volumeClaimTemplates 使用 PersistentVolumes 供应商的 PersistentVolume 来提供稳定的存储。

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx
  labels:
    app: nginx
spec:
  ports:
  - port: 80
    name: web
  clusterIP: None
  selector:
    app: nginx
---
apiVersion: apps/v1beta1
kind: StatefulSet
metadata:
  name: web
spec:
  serviceName: "nginx"
  replicas: 3
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      terminationGracePeriodSeconds: 10
      containers:
      - name: nginx
        image: gcr.io/google_containers/nginx-slim:0.8
        ports:
        - containerPort: 80
          name: web
        volumeMounts:
        - name: www
          mountPath: /usr/share/nginx/html
  volumeClaimTemplates:
  - metadata:
      name: www
    spec:
      accessModes: [ "ReadWriteOnce" ]
      storageClassName: my-storage-class
      resources:
        requests:
          storage: 1Gi

# 部署和扩展

对于具有 N 个副本的 StatefulSet，当部署 Pod 时，将会顺序从{0..N-1}开始创建。
Pods 被删除时，会从{N-1..0}的相反顺序终止。
在将缩放操作应用于 Pod 之前，它的所有前辈必须运行和就绪。
对 Pod 执行扩展操作时，前面的 Pod 必须都处于 Running 和 Ready 状态。
在 Pod 终止之前，所有 successors 都须完全关闭。

不要将 StatefulSet 的 pod.Spec.TerminationGracePeriodSeconds 值设置为 0，这样设置不安全，建议不要这么使用。更多说明，请参考 force deleting StatefulSet Pods.

在上面示例中，会按顺序部署三个 pod（name: web-0、web-1、web-2）。web-0 在 Running and Ready 状态后开始部署 web-1，web-1 在 Running and Ready 状态后部署 web-2，期间如果 web-0 运行失败，web-2 是不会被运行，直到 web-0 重新运行，web-1、web-2 才会按顺序进行运行。

如果用户通过 StatefulSet 来扩展修改部署 pod 副本数，比如修改 replicas=1，那么 web-2 首先被终止。在 web-2 完全关闭和删除之前，web-1 是不会被终止。如果在 web-2 被终止和完全关闭后，但 web-1 还没有被终止之前，此时 web-0 运行出错了，那么直到 web-0 再次变为 Running and Ready 状态之后，web-1 才会被终止。

# Pod 管理

在 k8s 1.7 及更高版本中，StatefulSet 放宽了排序规则，同时通过.spec.podManagementPolicy 字段保留其 uniqueness 和 identity guarantees

# OrderedReady Pod Management

OrderedReady Pod Management 是 StatefulSets 的默认行为。它实现了上述 “部署/扩展” 行为。

# Parallel Pod Management

Parallel Pod Management 告诉 StatefulSet 控制器同时启动或终止所有 Pod。

# Update Strategies

在 k8s 1.7 及更高版本中，StatefulSet 的.spec.updateStrategy 字段允许配置和禁用 StatefulSet 中 Pods 的 containers、labels、resource request/limits 和 annotations 的滚动更新。

# 删除

当 spec.updateStrategy 未指定时的默认策略，OnDelete 更新策略实现了传统（1.6 和以前）的行为。当 StatefulSet .spec.updateStrategy.type 设置为 OnDelete，StatefulSet 控制器将不会自动更新 StatefulSet 中的 Pod，用户必须手动删除 Pods 以使控制器创建新的 Pod。

# 滚动更新

RollingUpdate 更新策略实现了自动化，使 StatefulSet 中的 Pod 滚动更新。当 StatefulSet .spec.updateStrategy.type 设置为 RollingUpdate，StatefulSet 控制器将删除并重新创建 StatefulSet 中的每个 Pod。它将以与 Pod 终止相同的顺序进行（从最大的序数到最小的顺序）来更新每个 Pod。

# Partitions

通过指定 .spec.updateStrategy.rollingUpdate.partition 来分割 RollingUpdate 更新策略。如果指定了 partition，则当更新 StatefulSet 时，将更新具有大于或等于 partition 的序数的所有 Pods .spec.template，小于 partition 的序数的所有 Pod 将不会被更新。如果一个 StatefulSet 的.spec.updateStrategy.rollingUpdate.partition 大于它.spec.replicas，它的更新.spec.template 将不会被传 Pods。在通常数情况下，不需要使用 partition，但如果需要进行更新，推出金丝雀或执行分阶段推出，可以使用 partition。