定义

StatefulSet 是Kubernetes 中的一种控制器，用于管理有状态应用程序的部署。

相比于Deployment 控制器，StatefulSet 控制器允许有序且唯一的命名，每个Pod 可以绑定到不同的持久卷，有序的进行启动和停止，以及有序的进行水平扩展和缩小。这使得StatefulSet 控制器适合运行有状态应用程序，如数据库、缓存和消息队列等应用。

StatefulSet 组成

1. 控制器（Controller）：控制和管理运行StatefulSet 的Pod。
2. 持久存储（Persistent Storage）：StatefulSet 控制器使用持久卷将数据保存在存储节点。
3. Headless Service：用来定义pod 网路标识，生成可解析的DNS 记录

什么是Headless service?

Headless Service 没有固定的Cluster IP 地址，而是直接返回Pod 的DNS名称列表。这种服务方式称为headless，因为它不会负责监听对应的DNS名称，也不存在虚拟IP 地址，所有的访问请求都会直接转发到Pod 上。这个功能非常适合于对于需要访问特定的Pod 的应用程序，例如一些分布式系统。

Headless Service 与普通Service 的最大区别在于，它返回的不是一个Cluster IP，而是一个DNS 名称列表。使用Headless Service 时，需要设置Service 的clusterIP 字段为空，在Service 的spec 字段中设置clusterIP: None。通过这种方式创建的Headless Service，会在DNS 服务器中注册一个域名，用来识别Service 名称。对于每个Service 名称，Kubernetes 将自动生成一个与它匹配的域名，形式为：my-service.my-namespace.svc.cluster.local，其中，my-service 是 Headless Service 的名称，my-namespace 是Headless Service 所处的命名空间。

StatefulSet 会为关联的Pod 分配一个dnsName：

$<Pod Name>.$<service name>.$<namespace name>.svc.cluster.local

总之，Headless Service 是一种用于访问Kubernetes 集群内部的Pod 的服务方式，适用于需要遍历整个Pod 列表的应用程序，同时避免使用Cluster IP的场景。

StatefulSet 资源定义

字段名	类型	说明	是否必填	备注
apiVersion	string	apps/v1	是
replicas	integer	副本数，指定 StatefulSet 需要运行的 Pod 数量	否	默认值为 1
serviceName	string	与 StatefulSet 关联的 Headless Service 名称，用于稳定网络标识和 DNS 解析	是	必须是已有的 Headless Service 名称
selector	LabelSelector	Pod 标签选择器，用于匹配 StatefulSet 管理的 Pod	是	必须与 template.metadata.labels 匹配
template	PodTemplateSpec	Pod 模板，定义 StatefulSet 中各 Pod 的详细规格	是	包含 Pod 的 metadata 和 spec
volumeClaimTemplates	[]PersistentVolumeClaim	PVC 模板列表，为每个 Pod 动态创建持久卷声明	否	常用于有状态应用的持久存储（该字段为每个 Pod 创建 PVC，如果在配置文件中创建一个独立的 PVC 并绑定，实际上上多个 Pod 共享一个 PVC）
updateStrategy	StatefulSetUpdateStrategy	更新策略，控制 StatefulSet 更新方式	否	默认为 RollingUpdate，有一个可用字段 partition 指定从哪个副本开始滚动更新（0-based索引） ，可选 OnDelete
podManagementPolicy	string	Pod 管理策略，控制 Pod 创建和删除的顺序	否	可选 OrderedReady（默认）或 Parallel
revisionHistoryLimit	integer	保留旧版本的数量	否	默认为 10
minReadySeconds	integer	Pod 准备就绪状态需持续的最短时间（秒），用于提升服务稳定性	否	默认 0
ordinals	object	定义 StatefulSet Pod 的序号范围，包含 start 和 end 两个整数	否	用于指定 Pod 序号区间（闭区间）
ordinals.start	integer	Pod 序号起始值（包含该值）	否	默认为 0
ordinals.end	integer	Pod 序号结束值（包含该值）	否	默认为 replicas-1，不超过副本数范围
serviceName	string	关联的 Headless Service 名称，用于 StatefulSet Pod 的稳定网络标识和 DNS（如 web-0.web.default.svc.cluster.local）	是
podManagementPolicy	string	控制 Pod 的创建和删除顺序方式。	否	可选值： • OrderedReady: 顺序创建和删除（默认） • Parallel: 并行创建和删除
persistentVolumeClaimRetentionPolicy	string	控制 StatefulSet 被删除或缩容时，Pod 对应的 PVC 是否保留或删除。	否	包括两个子字段：whenDeleted 和 whenScaled。需要 Kubernetes v1.25+

示例

使用 StatefulSet 部署 Web 站点并使用 nfs-provisioner 创建持久化存储

# Service网络入口
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx
  labels:
    app: nginx
spec:
  ports:
  - name: web
    port: 80
    targetPort: web
  clusterIP: None
  selector:
    app: nginx
---
# 创建StatefulSet
apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
  name: web
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  serviceName: "nginx" # 选择之前创建的service作为网络入口
  replicas: 2 # 2个副本
  updateStrategy:
    type: RollingUpdate
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:latest
        ports:
        - containerPort: 80
          name: web
        volumeMounts:
        - name: www # 使用下面声明的PVC
          mountPath: /usr/share/nginx/html # 挂载点
  volumeClaimTemplates:
  - metadata:
      name: www # PVC的名称
    spec:
      accessModes: ["ReadWriteOnce"] # 允许单节点读写
      storageClassName: "nfs-storage" # 使用先前创建的nfs-storage存储类自动为Pod请求存储卷
      resources:
        requests:
          storage: 500Mi # 请求500M大小的存储卷

StatefulSet 的回滚和更新

1. 更新镜像

    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: tomcat:latest
        ports:
        - containerPort: 80
          name: web
        volumeMounts:
        - name: www # 使用下面声明的PVC
          mountPath: /usr/share/nginx/html # 挂载点

2. 应用资源清单文件
3. 查看 StatefulSet

[root@microk8s-85 /opt/tutorial/statefulset]#kubectl get statefulset -o wide
NAME   READY   AGE   CONTAINERS   IMAGES
web    2/2     33m   nginx        tomcat:latest

4. 获取 StatefulSet 的历史版本

[root@microk8s-85 /opt/tutorial/statefulset]#kubectl rollout history statefulset web
statefulset.apps/web 
REVISION  CHANGE-CAUSE
1         <none> # 第一个版本
2         <none> # 当前版本

5. 回退

[root@microk8s-85 /opt/tutorial/statefulset]#kubectl rollout undo statefulset web --to-revision=1
statefulset.apps/web rolled back

6. 修改资源清单文件，将镜像改回成 nginx:latest