Code_016---2019 尚硅谷Kubernetes教程
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提取码: zkeq
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1. ConfigMap 描述信息

image-20230512004313438

ConfigMap 功能在 Kubernetes1.2 版本中引入,许多应用程序会从配置文件、命令行参数或环境变量中读取配置信息。ConfigMap API 给我们提供了向容器中注入配置信息的机制,ConfigMap 可以被用来保存单个属性,也可以用来保存整个配置文件或者 JSON 二进制大对象。

ConfigMap 的创建

使用目录创建

$ ls docs/user-guide/configmap/kubectl/
game.properties
ui.properties
$ cat docs/user-guide/configmap/kubectl/game.properties
enemies=aliens
lives=3
enemies.cheat=true
enemies.cheat.level=noGoodRotten
secret.code.passphrase=UUDDLRLRBABAS
secret.code.allowed=true
secret.code.lives=30
$ cat docs/user-guide/configmap/kubectl/ui.properties
color.good=purple
color.bad=yellow
allow.textmode=true
how.nice.to.look=fairlyNice
$ kubectl create configmap game-config --from-file=docs/user-guide/configmap/kubectl
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—from-file 指定在目录下的所有文件都会被用在 ConfigMap 里面创建一个键值对,键的名字就是文件名,值就是文件的内容

使用文件创建

只要指定为一个文件就可以从单个文件中创建 ConfigMap

$ kubectl create configmap game-config-2 --from-file=docs/user-guide/configmap/kubectl/game.properties
$ kubectl get configmaps game-config-2 -o yaml
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—from-file 这个参数可以使用多次,你可以使用两次分别指定上个实例中的那两个配置文件,效果就跟指定整个目录是一样的

使用字面值创建

使用文字值创建,利用 —from-literal 参数传递配置信息,该参数可以使用多次,格式如下

$ kubectl create configmap special-config --from-literal=special.how=very --from-literal=special.type=charm
$ kubectl get configmaps special-config -o yaml
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Pod 中使用 ConfigMap

使用 ConfigMap 来替代环境变量

apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
name: special-config
namespace: default
data:
special.how: very
special.type: charm
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apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
name: env-config
namespace: default
data:
log_level: INFO
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apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: dapi-test-pod
spec:
containers:
- name: test-container
image: hub.atguigu.com/library/myapp:v1
command: [ "/bin/sh", "-c", "env" ]
env:
- name: SPECIAL_LEVEL_KEY
valueFrom:
configMapKeyRef:
name: special-config
key: special.how
- name: SPECIAL_TYPE_KEY
valueFrom:
configMapKeyRef:
name: special-config
key: special.type
envFrom:
- configMapRef:
name: env-config
restartPolicy: Never
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用 ConfigMap 设置命令行参数

apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
name: special-config
namespace: default
data:
special.how: very
special.type: charm
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apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: dapi-test-pod
spec:
containers:
- name: test-container
image: hub.atguigu.com/library/myapp:v1
command: [ "/bin/sh", "-c", "echo $(SPECIAL_LEVEL_KEY) $(SPECIAL_TYPE_KEY)" ]
env:
- name: SPECIAL_LEVEL_KEY
valueFrom:
configMapKeyRef:
name: special-config
key: special.how
- name: SPECIAL_TYPE_KEY
valueFrom:
configMapKeyRef:
name: special-config
key: special.type
restartPolicy: Never
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通过数据卷插件使用 ConfigMap

apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
name: special-config
namespace: default
data:
special.how: very
special.type: charm
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在数据卷里面使用这个 ConfigMap,有不同的选项。最基本的就是将文件填入数据卷,在这个文件中,键就是文件名,键值就是文件内容。

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: dapi-test-pod
spec:
containers:
- name: test-container
image: hub.atguigu.com/library/myapp:v1
command: [ "/bin/sh", "-c", "cat /etc/config/special.how" ]
volumeMounts:
- name: config-volume
mountPath: /etc/config
volumes:
- name: config-volume
configMap:
name: special-config
restartPolicy: Never
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ConfigMap 的热更新

apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
name: log-config
namespace: default
data:
log_level: INFO
---
apiVersion: extensions/v1beta1
kind: Deployment
metadata:
name: my-nginx
spec:
replicas: 1
template:
metadata:
labels:
run: my-nginx
spec:
containers:
- name: my-nginx
image: hub.atguigu.com/library/myapp:v1
ports:
- containerPort: 80
volumeMounts:
- name: config-volume
mountPath: /etc/config
volumes:
- name: config-volume
configMap:
name: log-config
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$ kubectl exec `kubectl get pods -l run=my-nginx -o=name|cut -d "/" -f2` cat /etc/config/log_level
INFO
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修改 ConfigMap

$ kubectl edit configmap log-config
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修改 log_level 的值为 DEBUG 等待大概 10 秒钟时间,再次查看环境变量的值

$ kubectl exec `kubectl get pods -l run=my-nginx -o=name|cut -d "/" -f2` cat /tmp/log_level
DEBUG
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特别注意 configMap 如果以 ENV 的方式挂载至容器, 修改 configMap 并不会实现热更新

ConfigMap 更新后滚动更新 Pod

更新 ConfigMap 目前并不会触发相关 Pod 的滚动更新,可以通过修改 pod annotations 的方式强制触发滚动更新

$ kubectl patch deployment my-nginx --patch '{"spec": {"template": {"metadata": {"annotations": {"version/config": "20190411" }}}}}'
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这个例子里我们在 .spec.template.metadata.annotations 中添加 version/config ,每次通过修改 version/config 来触发滚动更新。

注意 更新 ConfigMap 后:

  • 使用该 ConfigMap 挂载的 Env 不会同步更新

  • 使用该 ConfigMap 挂载的 Volume 中的数据需要一段时间(实测大概10秒)才能同步更新

  • 若无法正常加载, 请点击查看 PDF 网页版本: Kubernetes - configMap.pdf

2. Secret 的作用

Secret 解决了密码、token、密钥等敏感数据的配置问题,而不需要把这些敏感数据暴露到镜像或者 Pod Spec 中。Secret 可以以 Volume 或者环境变量的方式使用.

Secret 有三种类型:

  • Service Account:用来访问 Kubernetes API,由 Kubernetes 自动创建,并且会自动挂载到 Pod 的 /run/secrets/kubernetes.io/serviceaccount 目录中
  • Opaque:base64编码格式的 Secret,用来存储密码、密钥等
  • [kubernetes.io/dockerconfigjson](<http://kubernetes.io/dockerconfigjson>):用来存储私有 docker registry 的认证信息

Service Account

Service Account用来访问 Kubernetes API,由 Kubernetes 自动创建,并且会自动挂载到 Pod 的 /run/secrets/kubernetes.io/serviceaccount 目录中

$ kubectl run nginx --image nginx
deployment "nginx" created
$ kubectl get pods
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
nginx-3137573019-md1u2 1/1 Running 0 13s
$ kubectl exec nginx-3137573019-md1u2 ls /run/secrets/kubernetes.io/serviceaccount
ca.crt
namespace
token
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Opaque Secret

Ⅰ、创建说明

Opaque 类型的数据是一个 map 类型,要求 value 是 base64 编码格式:

$ echo -n "admin" | base64
YWRtaW4=
$ echo -n "1f2d1e2e67df" | base64
MWYyZDFlMmU2N2Rm
secrets.yml
apiVersion: v1
kind: Secret
metadata:
name: mysecret
type: Opaque
data:
password: MWYyZDFlMmU2N2Rm
username: YWRtaW4=
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Ⅱ、使用方式

1、将 Secret 挂载到 Volume 中

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
labels:
name: seret-test
spec:
volumes:
- name: secrets
secret:
secretName: mysecret
containers:
- image: hub.atguigu.com/library/myapp:v1
name: db
volumeMounts:
- name: secrets
mountPath: "/etc/myapp"
readOnly: true
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2、将 Secret 导出到环境变量中

apiVersion: extensions/v1beta1
kind: Deployment
metadata:
name: pod-deployment
spec:
replicas: 2
template:
metadata:
labels:
app: pod-deployment
spec:
containers:
- name: pod-1
image: hub.atguigu.com/library/myapp:v1
ports:
- containerPort: 80
env:
- name: TEST_USER
valueFrom:
secretKeyRef:
name: mysecret
key: username
- name: TEST_PASSWORD
valueFrom:
secretKeyRef:
name: mysecret
key: password
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kubernetes.io/dockerconfigjson

使用 Kuberctl 创建 docker registry 认证的 Secret

$ kubectl create secret docker-registry myregistrykey --docker-server=DOCKER_REGISTRY_SERVER --docker-username=DOCKER_USER --docker-password=DOCKER_PASSWORD --docker-email=DOCKER_EMAIL
secret "myregistrykey" created.
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在创建 Pod 的时候,通过 imagePullSecrets 来引用刚创建的 myregistrykey

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: foo
spec:
containers:
- name: foo
image: roc/awangyang:v1
imagePullSecrets:
- name: myregistrykey
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3. Volume

image-20230512163019935

容器磁盘上的文件的生命周期是短暂的,这就使得在容器中运行重要应用时会出现一些问题。首先,当容器崩溃时,kubelet 会重启它,但是容器中的文件将丢失——容器以干净的状态(镜像最初的状态)重新启动。其次,在 Pod 中同时运行多个容器时,这些容器之间通常需要共享文件。Kubernetes 中的 Volume 抽象就很好的解决了这些问题。

背景

Kubernetes 中的卷有明确的寿命 —— 与封装它的 Pod 相同。所以,卷的生命比 Pod 中的所有容器都长,当这个容器重启时数据仍然得以保存。当然,当 Pod 不再存在时,卷也将不复存在。也许更重要的是,Kubernetes 支持多种类型的卷,Pod 可以同时使用任意数量的卷。

卷的类型

Kubernetes 支持以下类型的卷:

  • awsElasticBlockStore、azureDisk、azureFile、cephfs、csi、downwardAPI
  • emptyDir、fc、flocker、gcePersistentDisk、gitRepo、glusterfs
  • hostPath、iscsi、local、nfs、persistentVolumeClaim、projected
  • portworxVolume、quobyte、rbd、scaleIO、secret、storageos、vsphereVolume

emptyDir

image-20230512164339988

当 Pod 被分配给节点时,首先创建 emptyDir 卷,并且只要该 Pod 在该节点上运行,该卷就会存在。正如卷的名字所述,它最初是空的。Pod 中的容器可以读取和写入 emptyDir 卷中的相同文件,尽管该卷可以挂载到每个容器中的相同或不同路径上。当出于任何原因从节点中删除 Pod 时, emptyDir 中的数据将被永久删除。

注意: 容器崩溃不会从节点中移除 pod, 因此 emptyDir 卷中的数据在容器崩溃时是安全的.

emptyDir 的用法有:

  • 暂存空间,例如用于基于磁盘的合并排序。
  • 用作长时间计算崩溃恢复时的检查点。
  • Web 服务器容器提供数据时,保存内容管理器容器提取的文件。
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: test-pd
spec:
containers:
- image: k8s.gcr.io/test-webserver
name: test-container
volumeMounts:
- mountPath: /cache
name: cache-volume
volumes:
- name: cache-volume
emptyDir: {}
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hostPath

image-20230512164457482

hostPath 卷将主机节点的文件系统中的文件或目录挂载到集群中。

hostPath 的用途如下:

  • 运行需要访问 Docker 内部的容器;使用 /var/lib/docker 的 hostPath。
  • 在容器中运行 cAdvisor;使用 /dev/cgroups 的 hostPath。
  • 允许 pod 指定给定的 hostPath 是否应该在 pod 运行之前存在,是否应该创建,以及它应该以什么形式存在。

除了所需的 path 属性之外,用户还可以为 hostPath 卷指定 type。

值 行为
空字符串(默认)用于向后兼容,这意味着在挂载 hostPath 卷之前不会执行任何检查。
DirectoryOrCreate 如果在给定的路径上没有任何东西存在,那么将根据需要在那里创建一个空目录,权限设置为 0755,与 Kubelet 具有相同的组和所有权。
Directory 给定的路径下必须存在目录。
FileOrCreate 如果在给定的路径上没有任何东西存在,那么会根据需要创建一个空文件,权限设置为 0644,与 Kubelet 具有相同的组和所有权。
File 给定的路径下必须存在文件。
Socket 给定的路径下必须存在 UNIX 套接字。
CharDevice 给定的路径下必须存在字符设备。
BlockDevice 给定的路径下必须存在块设备。

使用这种卷类型是请注意,因为:

  • 由于每个节点上的文件都不同,具有相同配置(例如从 podTemplate 创建的)的 pod 在不同节点上的行为可能会有所不同。
  • 当 Kubernetes 按照计划添加资源感知调度时,将无法考虑 hostPath 使用的资源。
  • 在底层主机上创建的文件或目录只能由 root 写入。您需要在特权容器中以 root 身份运行进程,或修改主机上的文件权限以便写入 hostPath 卷。
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: test-pd
spec:
containers:
- image: k8s.gcr.io/test-webserver
name: test-container
volumeMounts:
- mountPath: /test-pd
name: test-volume
volumes:
- name: test-volume
hostPath:
# directory location on host
path: /data
# this field is optional
type: Directory
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4. 存储 PV - PVC 概念

PersistentVolume (PV)

是由管理员设置的存储,它是群集的一部分。就像节点是集群中的资源一样,PV 也是集群中的资源。PV 是 Volume 之类的卷插件,但具有独立于使用 PV 的 Pod 的生命周期。此 API 对象包含存储实现的细节,即 NFS、 iSCSI 或特定于云供应商的存储系统。

PersistentVolumeClaim (PVC)

是用户存储的请求。它与 Pod 相似。Pod 消耗节点资源,PVC 消耗 PV 资源。Pod 可以请求特定级别的资源(CPU 和内存)。声明可以请求特定的大小和访问模式(例如,可以以读/写一次或只读多次模式挂载)。

静态 PV

集群管理员创建一些 PV。它们带有可供群集用户使用的实际存储的细节。它们存在于 Kubernetes API 中,可用于消费。

动态

当管理员创建的静态 PV 都不匹配用户的 PersistentVolumeClaim 时,集群可能会尝试动态地为 PVC 创建卷。此配置基于 StorageClasses:PVC 必须请求 [存储类],并且管理员必须创建并配置该类才能进行动态创建。声明该类为 "" 可以有效地禁用其动态配置。

要启用基于存储级别的动态存储配置,集群管理员需要启用 API server 上的 DefaultStorageClass [准入控制器]。例如,通过确保 DefaultStorageClass 位于 API server 组件的 --admission-control 标志,使用逗号分隔的有序值列表中,可以完成此操作。

绑定

master 中的控制环路监视新的 PVC,寻找匹配的 PV(如果可能),并将它们绑定在一起。如果为新的 PVC 动态调配 PV,则该环路将始终将该 PV 绑定到 PVC。否则,用户总会得到他们所请求的存储,但是容量可能超出要求的数量。一旦 PV 和 PVC 绑定后,PersistentVolumeClaim 绑定是排他性的,不管它们是如何绑定的。PVC 跟 PV 绑定是一对一的映射。

持久化卷声明的保护

PVC 保护的目的是确保由 pod 正在使用的 PVC 不会从系统中移除,因为如果被移除的话可能会导致数据丢失。

注意: 当 pod 状态为 Pending 并且 pod 已经分配给节点或 pod 为 Running 状态时, PVC 处于活动状态.

当启用 PVC 保护 alpha 功能时,如果用户删除了一个 pod 正在使用的 PVC,则该 PVC 不会被立即删除。PVC 的删除将被推迟,直到 PVC 不再被任何 pod 使用。

image-20230512205026211

持久化卷类型

PersistentVolume 类型以插件形式实现。Kubernetes 目前支持以下插件类型:

  • GCEPersistentDisk、AWSElasticBlockStore、AzureFile、AzureDisk、FC (Fibre Channel)
  • FlexVolume、Flocker、NFS、iSCSI、RBD (Ceph Block Device)、StorageOS
  • CephFS、Cinder (OpenStack block storage)、Glusterfs、VsphereVolume
  • Quobyte Volumes、HostPath、VMware Photon、Portworx Volumes、ScaleIO Volumes

持久卷演示代码

apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
name: pv0003
spec:
capacity:
storage: 5Gi
volumeMode: Filesystem
accessModes:
- ReadWriteOnce
persistentVolumeReclaimPolicy: Recycle
storageClassName: slow
mountOptions:
- hard
- nfsvers=4.1
nfs:
path: /tmp
server: 172.17.0.2
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PV 访问模式

PersistentVolume 可以以资源提供者支持的任何方式挂载到主机上。如下表所示,供应商具有不同的功能,每个 PV 的访问模式都将被设置为该卷支持的特定模式。例如,NFS 可以支持多个读/写客户端,但特定的 NFS PV 可能以只读方式导出到服务器上。每个 PV 都有一套自己的用来描述特定功能的访问模式。

访问模式 描述
ReadWriteOnce 该卷可以被单个节点以读/写模式挂载
ReadOnlyMany 该卷可以被多个节点以只读模式挂载
ReadWriteMany 该卷可以被多个节点以读/写模式挂载

在命令行中,访问模式缩写为:

  • RWO - ReadWriteOnce
  • ROX - ReadOnlyMany
  • RWX - ReadWriteMany

一个卷一次只能使用一种访问模式挂载, 即使它支持很多访问模式. 例如, GCEPersistentDisk 可以由单个节点作为 ReadWriteOnce 模式挂载, 或由多个节点以 ReadOnlyMany 模式挂载, 但不能同时挂载.

存储插件 ReadWriteOnce ReadOnlyMany ReadWriteMany
AWSElasticBlockStore ✓ - -
AzureFile ✓ ✓ ✓
AzureDisk ✓ - -
CephFS ✓ ✓ ✓
Cinder ✓ - -
FC ✓ ✓ -
FlexVolume ✓ ✓ -
Flocker ✓ - -
GCEPersistentDisk ✓ ✓ -
Glusterfs ✓ ✓ ✓
HostPath ✓ - -
iSCSI ✓ ✓ -
PhotonPersistentDisk ✓ - -
Quobyte ✓ ✓ ✓
NFS ✓ ✓ ✓
RBD ✓ ✓ -
VsphereVolume ✓ - -(当 pod 并列时有效)
PortworxVolume ✓ - ✓
ScaleIO ✓ ✓ -
StorageOS ✓ - -

回收策略

  • Retain(保留)——手动回收
  • Recycle(回收)——基本擦除( rm -rf /thevolume/* )[官方似乎在最新版已废弃⚠️]
  • Delete(删除)——关联的存储资产(例如 AWS EBS、GCE PD、Azure Disk 和 OpenStack Cinder 卷)将被删除

当前,只有 NFS 和 HostPath 支持回收策略。AWS EBS、GCE PD、Azure Disk 和 Cinder 卷支持删除策略。

状态

卷可以处于以下的某种状态:

  • Available(可用)——一块空闲资源还没有被任何声明绑定
  • Bound(已绑定)——卷已经被声明绑定
  • Released(已释放)——声明被删除,但是资源还未被集群重新声明
  • Failed(失败)——该卷的自动回收失败,命令行会显示绑定到 PV 的 PVC 的名称

持久化演示说明 - NFS

Ⅰ、安装 NFS 服务器

yum install -y nfs-common nfs-utils rpcbind
mkdir /nfsdata
chmod 666 /nfsdata
chown nfsnobody /nfsdata
cat /etc/exports
/nfsdata *(rw,no_root_squash,no_all_squash,sync)
systemctl start rpcbind
systemctl start nfs
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Ⅱ、部署 PV

apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
name: nfspv1
spec:
capacity:
storage: 1Gi
accessModes:
- ReadWriteOnce
persistentVolumeReclaimPolicy: Recycle
storageClassName: nfs
nfs:
path: /data/nfs
server: 10.66.66.10
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Ⅲ、创建服务并使用 PVC

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
name: nginx
labels:
app: nginx
spec:
ports:
- port: 80
name: web
clusterIP: None
selector:
app: nginx
---
apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
name: web
spec:
selector:
matchLabels:
app: nginx
serviceName: "nginx"
replicas: 3
template:
metadata:
labels:
app: nginx
spec:
containers:
- name: nginx
image: k8s.gcr.io/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: "nfs"
resources:
requests:
storage: 1Gi
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关于 StatefulSet

  • 匹配 Pod name ( 网络标识 ) 的模式为:$(statefulset名称)-$(序号),比如上面的示例:web-0,web-1,web-2。
  • StatefulSet 为每个 Pod 副本创建了一个 DNS 域名,这个域名的格式为: $(podname).(headless server name),也就意味着服务间是通过 Pod 域名来通信而非 Pod IP,因为当 Pod 所在 Node 发生故障时, Pod 会被飘移到其它 Node 上,Pod IP 会发生变化,但是 Pod 域名不会有变化。
  • StatefulSet 使用 Headless 服务来控制 Pod 的域名,这个域名的 FQDN 为:$(service name).$(namespace).svc.cluster.local,其中,“cluster.local” 指的是集群的域名。
  • 根据 volumeClaimTemplates,为每个 Pod 创建一个 pvc,pvc 的命名规则匹配模式:([volumeClaimTemplates.name](<http://volumeclaimtemplates.name/>))-(pod_name),比如上面的 volumeMounts.name=www, Pod name=web-[0-2],因此创建出来的 PVC 是 www-web-0、www-web-1、www-web-2。
  • 删除 Pod 不会删除其 pvc,手动删除 pvc 将自动释放 pv。

StatefulSet 的启停顺序:

  • 有序部署:部署 StatefulSet 时,如果有多个 Pod 副本,它们会被顺序地创建(从 0 到 N-1),在下一个 Pod 运行之前所有之前的 Pod 必须都是 Running 和 Ready 状态。
  • 有序删除:当 Pod 被删除时,它们被终止的顺序是从 N-1 到 0。
  • 有序扩展:当对 Pod 执行扩展操作时,与部署一样,它前面的 Pod 必须都处于 Running 和 Ready 状态。

StatefulSet 使用场景:

  • 稳定的持久化存储,即 Pod 重新调度后还是能访问到相同的持久化数据,基于 PVC 来实现。
  • 稳定的网络标识符,即 Pod 重新调度后其 PodName 和 HostName 不变。
  • 有序部署,有序扩展,基于 init containers 来实现。
  • 有序收缩。

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