CentOS环境下Kubernetes StatefulSet使用指南

一、StatefulSet概述

StatefulSet是Kubernetes专为有状态应用设计的控制器，核心功能包括：稳定的网络标识（Pod名称和DNS不变）、持久化存储（PVC与PV绑定，数据不丢失）、有序部署/扩展/删除（按序号依次执行）。适用于数据库（MySQL、PostgreSQL）、消息队列（Kafka、RabbitMQ）、分布式存储（Ceph、GlusterFS）等需要状态保持的场景。

二、前置准备

1. CentOS系统环境：确保系统已安装Docker/Kubelet等基础组件，且Kubernetes集群（1.21及以上版本）正常运行。
2. 存储配置：
   • 推荐使用NFS作为动态存储后端（适合CentOS环境），安装并启动NFS服务：

     yum -y install nfs-utils rpcbind
     systemctl enable nfs rpcbind && systemctl start nfs rpcbind
     

   • 配置NFS共享目录（如/usr/local/kubernetes/redis/pv1~/pv6），并设置权限：

     echo "/usr/local/kubernetes/redis/pv1 *(rw,no_root_squash,sync)" >> /etc/exports
     mkdir -p /usr/local/kubernetes/redis/pv{1..6}
     chmod 777 /usr/local/kubernetes/redis/pv{1..6}
     exportfs -a  # 生效配置
     ```。
     
     
     

三、核心组件创建

1. 创建Headless Service

Headless Service（clusterIP: None）是为StatefulSet提供稳定网络标识的关键，它会为每个Pod生成可解析的DNS记录（格式：...svc.cluster.local）。
示例YAML（nginx-headless.yaml）：

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx  # Service名称，需与StatefulSet的serviceName一致
  labels:
    app: nginx
spec:
  ports:
  - port: 80
    name: web
  clusterIP: None  # 关键：定义为Headless Service
  selector:
    app: nginx  # 必须匹配StatefulSet模板的labels

创建命令：kubectl create -f nginx-headless.yaml。

2. 创建StatefulSet

StatefulSet通过volumeClaimTemplates自动为每个Pod创建PVC（持久化存储），并通过serviceName关联Headless Service。
示例YAML（nginx-sts.yaml）：

apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
  name: web  # StatefulSet名称，Pod名称格式为-<序号>（如web-0、web-1）
spec:
  serviceName: "nginx"  # 必须与Headless Service名称一致
  replicas: 3  # Pod副本数
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx  # 必须匹配Pod模板的labels
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx  # 必须匹配serviceName的selector
    spec:
      terminationGracePeriodSeconds: 10  # Pod终止前的宽限期（秒）
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:1.14.2
        ports:
        - containerPort: 80
          name: web
        volumeMounts:
        - name: www  # 卷名称，需与volumeClaimTemplates中的metadata.name一致
          mountPath: /usr/share/nginx/html  # 容器内挂载路径
  volumeClaimTemplates:  # 自动生成PVC的模板
  - metadata:
      name: www  # PVC名称，Pod中挂载的卷名称
    spec:
      accessModes: ["ReadWriteOnce"]  # 存储访问模式（单节点读写）
      storageClassName: "managed-nfs-storage"  # 存储类（需提前创建）
      resources:
        requests:
          storage: 100Mi  # 存储容量

创建命令：kubectl create -f nginx-sts.yaml。

四、验证StatefulSet功能

1. 查看Pod状态

StatefulSet的Pod会按序号依次创建（从0开始），且每个Pod的STATUS为Running：

kubectl get pods -l app=nginx -owide
# 输出示例：
# NAME    READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP           NODE
# web-0   1/1     Running   0          2m    10.244.1.61  node1
# web-1   1/1     Running   0          1m    10.244.2.80  node2
# web-2   1/1     Running   0          1m    10.244.3.91  node3
```。


### 2. 验证网络标识  
每个Pod的DNS名称遵循`...svc.cluster.local`格式，可通过`nslookup`解析：  
```bash
# 在CentOS节点上执行（需安装busybox工具）：
kubectl run -i --tty --image busybox:dnsutils dns-test --restart=Never --rm /bin/sh
# 在容器内执行：
nslookup web-0.nginx
# 输出示例：
# Server:    10.96.0.10
# Address 1: 10.96.0.10 kube-dns.kube-system.svc.cluster.local
# Name:      web-0.nginx
# Address 1: 10.244.1.61 web-0.nginx.default.svc.cluster.local

即使Pod重启或重新调度，DNS名称和主机名（web-0）保持不变。

3. 验证持久存储

进入Pod并向挂载目录写入数据，删除Pod后重新创建，数据仍存在：

# 向web-0写入数据：
kubectl exec -it web-0 -- sh -c "echo 'web-0 data' > /usr/share/nginx/html/index.html"
# 查看web-0的数据：
kubectl exec -it web-0 -- cat /usr/share/nginx/html/index.html
# 输出：web-0 data
# 删除web-0：
kubectl delete pod web-0
# 等待web-0重新创建（NAME仍为web-0）：
kubectl get pods -w
# 查看新web-0的数据：
kubectl exec -it web-0 -- cat /usr/share/nginx/html/index.html
# 输出仍为：web-0 data（数据未丢失）

这是因为PVC与PV绑定，Pod重建后会重新挂载原PV。

五、常见问题解决

1. PVC未自动创建

若volumeClaimTemplates未生成PVC，需检查：

• StorageClass是否存在（kubectl get storageclass）；
• StatefulSet的volumeClaimTemplates配置是否正确（如metadata.name、spec.accessModes）。

2. Pod卡在Pending状态

若Pod无法调度，需检查：

• 节点资源是否充足（kubectl describe node ）；
• StorageClass是否支持动态供应（kubectl get storageclass查看PROVISIONER字段）；
• NFS服务是否正常（systemctl status nfs）。

3. 数据丢失

若Pod删除后数据丢失，需检查：

• PVC是否被误删除（kubectl get pvc）；
• PV的persistentVolumeReclaimPolicy是否为Retain（默认是Delete，需修改为Retain以保留数据）。

通过以上步骤，可在CentOS环境下快速部署并使用StatefulSet管理有状态应用，确保应用的稳定性和数据持久性。

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