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本页展现如何应用 StatefulSet 控制器运行一个有状态的应用程序。此例是多正本的 MySQL 数据库。示例利用的拓扑构造有一个主服务器和多个正本，应用异步的基于行（Row-Based）的数据复制。
阐明：
这不是生产环境下配置。 尤其留神，MySQL 设置都应用的是不平安的默认值，这是因为咱们想把重点放在 Kubernetes 中运行有状态应用程序的个别模式上。
一、筹备
你必须领有一个 Kubernetes 的集群（至多 5 个子节点，1 主 4 子），同时你的 Kubernetes 集群必须带有 kubectl 命令行工具。
如果你还没有集群，参考 用 kubeadm 在 Debian 或 Ubuntu 中创立 k8s 集群，不要用 Debian，用 Ubuntu。
要实现本教程，你应该曾经相熟 Pod，Service 和 StatefulSet。
您正在应用 默认命名空间 或不蕴含任何抵触对象的另一个命名空间。
二、指标
- 应用 StatefulSet 控制器部署多正本 MySQL 拓扑架构。
- 发送 MySQL 客户端申请
- 察看对宕机的抵抗力
- 扩缩 StatefulSet 的规模
三、教程
1 部署 MySQL
MySQL 示例部署蕴含一个 ConfigMap、两个 Service 与一个 StatefulSet。
1.1 ConfigMap
应用以下的 YAML 配置文件创立 ConfigMap：
mysql-configmap.yaml
apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
name: mysql
labels:
app: mysql
data:
master.cnf: |
# Apply this config only on the master.
[mysqld]
log-bin
skip_name_resolve
slave.cnf: |
# Apply this config only on slaves.
[mysqld]
super-read-only
skip_name_resolvekubectl apply -f ./mysql-configmap.yaml这个 ConfigMap 提供 my.cnf 笼罩设置，使你能够独立管制 MySQL 主服务器和从服务器的配置。在这里，你心愿主服务器可能将复制日志提供给正本服务器，并且心愿正本服务器回绝任何不是通过复制进行的写操作。
ConfigMap 自身没有什么特别之处，因此也不会呈现不同局部利用于不同的 Pod 的状况。每个 Pod 都会在初始化时基于 StatefulSet 控制器提供的信息决定要查看的局部。
1.2 服务
应用以下 YAML 配置文件创立服务：
mysql-services.yaml
# Headless service for stable DNS entries of StatefulSet members.
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
name: mysql
labels:
app: mysql
spec:
ports:
- name: mysql
port: 3306
clusterIP: None
selector:
app: mysql
apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
name: mysql-pv-2
labels:
type: local
spec:
capacity:
storage: 10Gi
accessModes:
- ReadWriteOnce
hostPath:
path: "/tmp"
apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
name: mysql
spec:
selector:
matchLabels:
app: mysql
serviceName: mysql
replicas: 3
template:
metadata:
labels:
app: mysql
spec:
initContainers:
- name: init-mysql
image: mysql:5.7
args:
- "--ignore-db-dir=lost+found"
command:
- bash
- "-c"
- |
set -ex
# Generate mysql server-id from pod ordinal index.
[[`hostname` =~ -([0-9]+)$ ]] || exit 1
ordinal=${BASH_REMATCH[1]}
echo [mysqld] > /mnt/conf.d/server-id.cnf
# Add an offset to avoid reserved server-id=0 value.
echo server-id=$((100 + $ordinal)) >> /mnt/conf.d/server-id.cnf
# Copy appropriate conf.d files from config-map to emptyDir.
if [[$ordinal -eq 0]]; then
cp /mnt/config-map/master.cnf /mnt/conf.d/
else
cp /mnt/config-map/slave.cnf /mnt/conf.d/
fi
volumeMounts:
- name: conf
mountPath: /mnt/conf.d
- name: config-map
mountPath: /mnt/config-map
- name: clone-mysql
image: registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_samples_thepoy/xtrabackup:1.0
command:
- bash
- "-c"
- |
set -ex
# Skip the clone if data already exists.
[[-d /var/lib/mysql/mysql]] && exit 0
# Skip the clone on master (ordinal index 0).
[[`hostname` =~ -([0-9]+)$ ]] || exit 1
ordinal=${BASH_REMATCH[1]}
[[$ordinal -eq 0]] && exit 0
# Clone data from previous peer.
ncat --recv-only mysql-$(($ordinal-1)).mysql 3307 | xbstream -x -C /var/lib/mysql
# Prepare the backup.
xtrabackup --prepare --target-dir=/var/lib/mysql
volumeMounts:
- name: data
mountPath: /var/lib/mysql
subPath: mysql
- name: conf
mountPath: /etc/mysql/conf.d
containers:
- name: mysql
image: mysql:5.7
args:
- "--ignore-db-dir=lost+found"
env:
- name: MYSQL_ALLOW_EMPTY_PASSWORD
value: "1"
ports:
- name: mysql
containerPort: 3306
volumeMounts:
- name: data
mountPath: /var/lib/mysql
subPath: mysql
- name: conf
mountPath: /etc/mysql/conf.d
resources:
requests:
cpu: 500m
memory: 1Gi
livenessProbe:
exec:
command: ["mysqladmin", "ping"]
initialDelaySeconds: 30
periodSeconds: 10
timeoutSeconds: 5
readinessProbe:
exec:
# Check we can execute queries over TCP (skip-networking is off).
command: ["mysql", "-h", "127.0.0.1", "-e", "SELECT 1"]
initialDelaySeconds: 5
periodSeconds: 2
timeoutSeconds: 1
- name: xtrabackup
image: registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_samples_thepoy/xtrabackup:1.0
ports:
- name: xtrabackup
containerPort: 3307
command:
- bash
- "-c"
- |
set -ex
cd /var/lib/mysql
# Determine binlog position of cloned data, if any.
if [[-f xtrabackup_slave_info && "x$(<xtrabackup_slave_info)" != "x" ]]; then
# XtraBackup already generated a partial "CHANGE MASTER TO" query
# because we're cloning from an existing slave. (Need to remove the tailing semicolon!)
cat xtrabackup_slave_info | sed -E 's/;$//g' > change_master_to.sql.in
# Ignore xtrabackup_binlog_info in this case (it's useless).
rm -f xtrabackup_slave_info xtrabackup_binlog_info
elif [[-f xtrabackup_binlog_info]]; then
# We're cloning directly from master. Parse binlog position.
[[`cat xtrabackup_binlog_info` =~ ^(.*?)[[:space:]]+(.*?)$ ]] || exit 1
rm -f xtrabackup_binlog_info xtrabackup_slave_info
echo "CHANGE MASTER TO MASTER_LOG_FILE='${BASH_REMATCH[1]}',\
MASTER_LOG_POS=${BASH_REMATCH[2]}" > change_master_to.sql.in
fi
# Check if we need to complete a clone by starting replication.
if [[-f change_master_to.sql.in]]; then
echo "Waiting for mysqld to be ready (accepting connections)"
until mysql -h 127.0.0.1 -e "SELECT 1"; do sleep 1; done
echo "Initializing replication from clone position"
mysql -h 127.0.0.1 \
-e "$(<change_master_to.sql.in), \
MASTER_HOST='mysql-0.mysql', \
MASTER_USER='root', \
MASTER_PASSWORD='', \
MASTER_CONNECT_RETRY=10; \
START SLAVE;" || exit 1
# In case of container restart, attempt this at-most-once.
mv change_master_to.sql.in change_master_to.sql.orig
fi
# Start a server to send backups when requested by peers.
exec ncat --listen --keep-open --send-only --max-conns=1 3307 -c \
"xtrabackup --backup --slave-info --stream=xbstream --host=127.0.0.1 --user=root"
volumeMounts:
- name: data
mountPath: /var/lib/mysql
subPath: mysql
- name: conf
mountPath: /etc/mysql/conf.d
resources:
requests:
cpu: 100m
memory: 100Mi
volumes:
- name: conf
emptyDir: {}
- name: config-map
configMap:
name: mysql
volumeClaimTemplates:
- metadata:
name: data
spec:
accessModes: ["ReadWriteOnce"]
resources:
requests:
storage: 10Gi要应用 MySQL 5.6 镜像，不然在初始化时会出错。如果肯定要应用 5.7 镜像，须要增加参数
"--ignore-db-dir=lost+found"：name: mysql image: mysql:5.7 args: - "--ignore-db-dir=lost+found"
kubectl apply -f ./mysql-statefulset.yaml你能够通过运行以下命令查看启动进度：
kubectl get pods -l app=mysql --watch一段时间后，你应该看到 3 个 Pod 都进入了 Running 状态：
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
mysql-0 2/2 Running 0 15m
mysql-1 2/2 Running 0 15m
mysql-2 2/2 Running 0 15m3 个正本别离运行在一个子节点上
2 理解有状态的 Pod 初始化
StatefulSet 控制器按序数索引程序地启动每一个 Pod。它始终期待前一个 Pod 筹备好后才启动下一个 Pod。
此外，控制器为每个 Pod 调配一个惟一、稳固的名称，形如 <statefulset 名称 >-< 序数索引 >，其后果是 Pods 名为 mysql-0、mysql-1 和 mysql-2。
上述 StatefulSet 清单中的 Pod 模板利用这些属性来执行 MySQL 正本的有序启动。
2.1 生成配置
在启动 Pod 规约中的任何容器之前，Pod 首先按程序运行所有的 Init 容器。
第一个名为 init-mysql 的 Init 容器依据序号索引生成非凡的 MySQL 配置文件。
该脚本通过从 Pod 名称的开端提取索引来确定本人的序号索引，而 Pod 名称由 hostname 命令返回。而后将序数（带有数字偏移量以防止保留值）保留到 MySQL conf.d 目录中的文件 server-id.cnf。这一操作将 StatefulSet 所提供的惟一、稳固的标识转换为 MySQL 服务器的 ID，而这些 ID 也是须要唯一性、稳定性保障的。
通过将生成的配置文件复制到 conf.d 目录中，init-mysql 容器中的脚本也能够利用 ConfigMap 中的 primary.cnf 或 replica.cnf。因为示例部署构造由单个 MySQL 主节点和任意数量的正本节点组成，因而脚本仅将序数 0 指定为主节点，而将其余所有节点指定为正本节点。
与 StatefulSet 控制器的 部署程序保障 相结合，能够确保 MySQL 主服务器在创立正本服务器之前已准备就绪，以便它们能够开始复制。
2.2 克隆现有数据
通常，当新 Pod 作为正本节点退出汇合时，必须假设 MySQL 主节点可能曾经有数据。还必须假如复制日志可能不会始终追溯到工夫的开始。
这些激进的假如是容许正在运行的 StatefulSet 随工夫扩充和放大而不是固定在其初始大小的要害。
第二个名为 clone-mysql 的 Init 容器，第一次在带有空 PersistentVolume 的正本 Pod 上启动时，会在隶属 Pod 上执行克隆操作。这意味着它将从另一个运行中的 Pod 复制所有现有数据，使此其本地状态足够统一，从而能够开始从主服务器复制。
MySQL 自身不提供执行此操作的机制，因而本示例应用了一种风行的开源工具 Percona XtraBackup。在克隆期间，源 MySQL 服务器性能可能会受到影响。为了最大水平地缩小对 MySQL 主服务器的影响，该脚本批示每个 Pod 从序号较低的 Pod 中克隆。能够这样做的起因是 StatefulSet 控制器始终确保在启动 Pod N + 1 之前 Pod N 已准备就绪。
2.3 开始复制
Init 容器胜利实现后，利用容器将运行。MySQL Pod 由运行理论 mysqld 服务的 mysql 容器和充当 辅助工具 的 xtrabackup 容器组成。
xtrabackup sidecar 容器查看克隆的数据文件，并确定是否有必要在正本服务器上初始化 MySQL 复制。如果是这样，它将期待 mysqld 准备就绪，而后应用从 XtraBackup 克隆文件中提取的复制参数 执行 CHANGE MASTER TO 和 START SLAVE 命令。
一旦正本服务器开始复制后，它会记住其 MySQL 主服务器，并且如果服务器重新启动或 连贯中断也会主动从新连贯。另外，因为正本服务器会以其稳固的 DNS 名称查找主服务器（mysql-0.mysql），即便因为从新调度而取得新的 Pod IP，它们也会主动找到主服务器。
最初，开始复制后，xtrabackup 容器监听来自其余 Pod 的连贯，解决其数据克隆申请。如果 StatefulSet 扩充规模，或者下一个 Pod 失去其 PersistentVolumeClaim 并须要从新克隆，则此服务器将无限期放弃运行。
3 发送客户端申请
你能够通过运行带有 mysql:5.7 镜像的长期容器并运行 mysql 命令，将测试查问发送到 MySQL 主服务器（主机名 mysql-0.mysql）：
kubectl run mysql-client --image=mysql:5.7 -i --rm --restart=Never --\
mysql -h mysql-0.mysql <<EOF
CREATE DATABASE IF NOT EXISTS test;
CREATE TABLE IF NOT EXISTS test.messages (message VARCHAR(250));
INSERT INTO test.messages VALUES ('hello');
EOF应用主机名 mysql-read 将测试查问发送到任何报告为就绪的服务器：
kubectl run mysql-client --image=mysql:5.7 -i -t --rm --restart=Never --\
mysql -h mysql-read -e "SELECT * FROM test.messages"你应该能看到上面的输入：
+---------+
| message |
+---------+
| hello |
+---------+
pod "mysql-client" deleted为了演示 mysql-read 服务在服务器之间调配连贯，你能够在循环中运行 SELECT @@server_id：
+-------------+---------------------+
| @@server_id | NOW() |
+-------------+---------------------+
| 100 | 2021-05-27 03:53:38 |
+-------------+---------------------+
+-------------+---------------------+
| @@server_id | NOW() |
+-------------+---------------------+
| 100 | 2021-05-27 03:53:39 |
+-------------+---------------------+
+-------------+---------------------+
| @@server_id | NOW() |
+-------------+---------------------+
| 100 | 2021-05-27 03:53:40 |
+-------------+---------------------+
+-------------+---------------------+要进行循环时能够按 Ctrl+C，然而让它在 另一个窗口中运行 十分有用，这样你就能够看到以下步骤的成果。
4 模仿 Pod 和 Node 的宕机工夫
为了证实从正本节点缓存而不是单个服务器读取数据的可用性进步，请在使 Pod 退出 Ready 状态时，放弃上述 SELECT @@server_id 循环始终运行。
4.1 毁坏就绪态探测
mysql 容器的 就绪态探测 运行命令 mysql -h 127.0.0.1 -e 'SELECT 1'，以确保服务器已启动并可能执行查问。
迫使就绪态探测失败的一种办法就是停止该命令：
kubectl exec mysql-2 -c mysql -- mv /usr/bin/mysql /usr/bin/mysql.off此命令会进入 Pod mysql-2 的理论容器文件系统，重命名 mysql 命令，导致就绪态探测无奈找到它。几秒钟后，Pod 会报告其中一个容器未就绪。你能够通过运行以下命令进行查看：
kubectl get pod mysql-2在 READY 列中查找 1/2：
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
mysql-2 1/2 Running 0 3m此时，你应该会看到 SELECT @@server_id 循环持续运行，但不再报告 102。回忆一下，init-mysql 脚本将 server-id 定义为 100 + $ordinal，因而服务器 ID 102 对应于 Pod mysql-2。
当初修复 Pod，几秒钟后它应该从新呈现在循环输入中：
kubectl exec mysql-2 -c mysql -- mv /usr/bin/mysql.off /usr/bin/mysql4.2 删除 Pods
如果删除了 Pod，则 StatefulSet 还会从新创立 Pod，相似于 ReplicaSet 对无状态 Pod 所做的操作。
kubectl delete pod mysql-2StatefulSet 控制器留神到不再存在 mysql-2 Pod，于是创立一个具备雷同名称并链接到雷同 PersistentVolumeClaim 的新 Pod。你应该看到服务器 ID 102 从循环输入中隐没了一段时间，而后又自行呈现。
4.3 节点宕机
如果你的 Kubernetes 集群具备多个节点，则能够通过收回以下 drain 命令来模仿节点停机（就如同节点在被降级）。
或者将节点关机。
首先确定 MySQL Pod 之一在哪个节点上：
kubectl get pod mysql-2 -o wideNAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATES
mysql-2 2/2 Running 0 49m 10.244.3.2 k8s-node-2 <none> <none>如果将节点关机，则不须要执行上面的命令。
而后通过运行以下命令凌空节点，该命令将其爱护起来，以使新的 Pod 不能调度到该节点，而后逐出所有现有的 Pod。将 < 节点名称 > 替换为在上一步中找到的节点名称。
这可能会影响节点上的其余应用程序，因而最好 仅在测试集群中执行此操作。
kubectl drain < 节点名称 > --force --delete-local-data --ignore-daemonsets当初，你能够看到 Pod 被从新调度到其余节点上：
kubectl get pod mysql-2 -o wide --watch响应相似：
mysql-0 0/2 Terminating 4 65m 10.244.3.10 k8s-node-3
...
mysql-0 0/2 Pending 0 0s <none> <none>
mysql-0 0/2 Pending 0 0s <none> k8s-node-4
mysql-0 0/2 Init:0/2 0 0s <none> k8s-node-4
mysql-0 0/2 Init:1/2 0 30m 10.244.4.2 k8s-node-4
mysql-0 0/2 PodInitializing 0 30m 10.244.4.2 k8s-node-4
mysql-0 1/2 Running 0 30m 10.244.4.2 k8s-node-4
mysql-0 2/2 Running 0 30m 10.244.4.2 k8s-node-4 再次，你应该看到服务器 ID 102 从 SELECT @@server_id 循环输入 中隐没一段时间，而后自行呈现。
当初去掉节点爱护（Uncordon），使其复原为失常模式:
kubectl uncordon < 节点名称 >5 扩大正本节点数量
扩大正本须要先增加对应数量的 PV，如果之前应用的是 StorageClass，则不须要进行此操作。
应用 MySQL 复制，你能够通过增加正本节点来扩大读取查问的能力。应用 StatefulSet，你能够应用单个命令执行此操作：
kubectl scale statefulset mysql --replicas=5查看新的 Pod 的运行状况：
kubectl get pods -l app=mysql --watch一旦 Pod 启动，你应该看到服务器 IDs 103 和 104 开始呈现在 SELECT @@server_id 循环输入中。
你还能够验证这些新服务器在存在之前已增加了数据：
kubectl run mysql-client --image=mysql:5.7 -i -t --rm --restart=Never --\
mysql -h mysql-3.mysql -e "SELECT * FROM test.messages"+---------+
| message |
+---------+
| hello |
+---------+
pod "mysql-client" deleted向下压缩操作也是很简略：
kubectl scale statefulset mysql --replicas=3然而请留神，如果你用的是 StorageClass，按比例扩大会主动创立新的 PersistentVolumeClaims，而按比例放大不会主动删除这些 PVC。这使你能够抉择保留那些初始化的 PVC，以更快地进行缩放，或者在删除它们之前提取数据。
你能够通过运行以下命令查看此信息：
kubectl get pvc -l app=mysql这表明，只管将 StatefulSet 放大为 3，所有 5 个 PVC 依然存在：
NAME STATUS VOLUME CAPACITY ACCESSMODES AGE
data-mysql-0 Bound pvc-8acbf5dc-b103-11e6-93fa-42010a800002 10Gi RWO 20m
data-mysql-1 Bound pvc-8ad39820-b103-11e6-93fa-42010a800002 10Gi RWO 20m
data-mysql-2 Bound pvc-8ad69a6d-b103-11e6-93fa-42010a800002 10Gi RWO 20m
data-mysql-3 Bound pvc-50043c45-b1c5-11e6-93fa-42010a800002 10Gi RWO 2m
data-mysql-4 Bound pvc-500a9957-b1c5-11e6-93fa-42010a800002 10Gi RWO 2m如果你不打算重复使用多余的 PVC，则能够删除它们：
kubectl delete pvc data-mysql-3
kubectl delete pvc data-mysql-46 删除本示例
通过在终端上按 Ctrl+C 勾销 SELECT @@server_id 循环，或从另一个终端运行以下命令：
kubectl delete pod mysql-client-loop --now删除 StatefulSet。这也会开始终止 Pod。
kubectl delete statefulset mysql验证 Pod 隐没。他们可能须要一些工夫能力实现终止。
kubectl get pods -l app=mysql删除 ConfigMap、Services 和 PersistentVolumeClaims。
kubectl delete configmap,service,pvc -l app=mysql如果你是手动创立的 PersistentVolume，则还须要手动删除它们，并开释上层资源。如果你应用了动静预配器，当得悉你删除 PersistentVolumeClaims 时，它将主动删除 PersistentVolumes。一些动静预配器（例如用于 EBS 和 PD 的预配器）也会在删除 PersistentVolumes 时开释上层资源。
