【K8S系列】第七讲：有状态服务 VS 无状态服务

序言：

昨天有位大佬，问这个问题

………………………………………………

决定学习之后，有了这篇文章.

1.无状态服务介绍

1.数据方面：无状态服务不会在本地存储持久化数据.多个实例可以共享相同的持久化数据

2.结果方面：多个服务实例对于同一个用户请求的响应结果是完全一致的

3.关系方面：这种多服务实例之间是没有依赖关系

4.影响方面：在k8s控制器 中动态启停无状态服务的pod并不会对其它的pod产生影响

5.示例方面：nginx实例，tomcat实例，web应用

6.资源方面：相关的k8s资源有：ReplicaSet、ReplicationController、Deployment

7.创建方式：Deployment被设计用来管理无状态服务的pod

每个pod完全一致，原因如下：

• 无状态服务内的多个Pod创建的顺序是没有顺序的
• 无状态服务内的多个Pod的名称是随机的.pod被重新启动调度后,它的名称与IP都会发生变化
• 无状态服务内的多个Pod背后是共享存储的

8.缩容方式：随机缩容

    由于是无状态服务，所以这些控制器创建的pod序号都是随机值。并且在缩容也是随机，并不会明确缩容某一个pod。因为所有实例得到的返回值都是一样，所以缩容任何一个pod都可以

2 有状态服务介绍

1.数据方面：有状态服务需要在本地存储持久化数据,典型的是分布式数据库的应

2.结果方面：实例之间，请求结果可能存在不一致

3.关系方面：分布式节点实例之间有依赖的拓扑关系.比如,主从关系.

4.影响方面：如果K8S停止分布式集群中任 一实例pod,就可能会导致数据丢失或者集群的crash

5.示例方面：mysql数据库、kafka、zookeeper、Redis主从架构

6.资源方面：statefulSet

7.创建方式：statefulSet管理

Pod的特点：

• 唯一性: 每个Pod会被分配一个唯一序号
• 顺序性: Pod启动,更新,销毁是线性的，按顺序进行
• 稳定的网络标识: Pod主机名,DNS地址不会随着Pod被重新调度而发生变化.
• 稳定的持久化存储: Pod被重新调度后,仍然能挂载原有的PV,从而保证了数据的完整性和一致性.

8.缩容方式：有顺序的缩容

    StatefulSet 缩容只会操作 一个 pod 实例，因此有状态应用的缩容相对于无状态的缩容速度会慢。

举例来说， 一个分布式存储应用若同时下线多个节点 ，则可能导致其数据丢失 。

比如说，一个数据项副本数设置为 2 的数据存储应用， 若同时有两个节点下线，如果一份数据它正好保存在这两个节点上，这份数据就会丢失。

因此缩容是线性的 ，则分布式存储应用需要时间把丢失的副本复制到其他节点 ，从而保证数据不会丢失。其实，这也是第七点中所讲的顺序性。

2.1 稳定的网络标识

如何理解稳定的网络标识？以redis为例：可以这样理解：

例如：需要创建名为test-redis-pod的Stateful模型,

根据配置的Replica=3的设置,K8S会创建三个Pod,依次命名为:

1. test-redis-pod-0
2. test-redis-pod-1
3. test-redis-pod-2

K8S为有状态的服务Pod分配稳定的网络标识,具体实现基于test-redis-pod-0名称,借助Headless DNS进行如下解析,获取后端其中一个Pod的地址.

$(pod name).$(service name).$(namespace).svc.cluster.local

下面通过Pod名称访问Redis集群的Master节点地址的方法.

session.save_path = "tcp://test-redis-pod-0.test-redis-service.default.svc.cluster.local:6379"

在Redis Pod内部,主从节点之间数据同步的需求,Slave节点对应的配置文件中需要一个稳定的Master地址.

下边脚本通过稳定访问test-redis-pod-0 名称来间接获得Redis Master节点IP地址,

然后写入到Redis Slave的配置文件中,这样后续Slave节点与Master节点可以完成增量数据的同步.

if [ "${server_host}" != "test-redis-pod-0" ];then
        #echo "server-count: ${server_counts}" >> /data/redistest.log

        while [ -z "${master_address}" ];do
            echo "master_address is not available, ${master_address} waiting for redis master..." >> /data/redistest.log
            master_address=$(replication_master_address)
            sleep 1s
        done
    fi

    echo "master_address: $(master_address)" >> /data/redistest.log
    if [ ! -z "$master_address" ]; then
        printf "\nslaveof %s 6379\n" "$master_address" >> $conf
    fi

在Redis Pod外部, 可以这样来访问具体的Pod服务.

$(pod name).$(service name).$(namespace).svc.cluster.local

2.2 稳定持久化存储

如何理解稳定的持久化存储，可以参考下图：

如图：

1.唯一：每个Redis Pod对应一个PVC/PV.当Pod发生调度时,需要在别的节点启动时,根据Pod背后关联的存储信息，可以保证其名称的稳定性.

2.复用：Pod还是会attach挂载到原来的PV/PVC中,从而确定每个Pod有自己专用的存储卷.

3 总结

主要介绍了无状态和有状态服务的基础概念，从八个方面介绍了两者的区别，

并以redis集群为例，详细讲解了稳定的网络标识和稳定的持久化存储

介绍了：

• Deployment部署无状态服务
• Stateful新的部署组件.

**Stateful **主要是通过支持Pod一些特性

• 名称唯一性
• 稳定的网络标识
• 稳定的持久化存储

从而实现在K8S中部署运维有状态服务