【重识云原生】第四章容器基础6.4.10.4节——StatefulSet实操案例-使用 StatefulSet 部署Cassandra

 1 示例：使用 StatefulSet 部署 Cassandra

        本教程描述了如何在 Kubernetes 上运行 Apache Cassandra。 数据库 Cassandra 需要永久性存储提供数据持久性（应用状态）。 在此示例中，自定义 Cassandra seed provider 使数据库在接入 Cassandra 集群时能够发现新的 Cassandra 实例。

        使用StatefulSet可以更轻松地将有状态的应用程序部署到你的 Kubernetes 集群中。 有关本教程中使用的功能的更多信息， 请参阅 StatefulSet。说明：

        Cassandra 和 Kubernetes 都使用术语节点来表示集群的成员。 在本教程中，属于 StatefulSet 的 Pod 是 Cassandra 节点，并且是 Cassandra 集群的成员（称为 ring）。 当这些 Pod 在你的 Kubernetes 集群中运行时，Kubernetes 控制平面会将这些 Pod 调度到 Kubernetes 的 节点上。

        当 Cassandra 节点启动时，使用 seed 列表来引导发现 ring 中的其他节点。 本教程部署了一个自定义的 Cassandra seed provider， 使数据库可以发现 Kubernetes 集群中出现的新的 Cassandra Pod。

1.1 教程目标

• 创建并验证 Cassandra 无头（headless）Service。
• 使用 StatefulSet 创建一个 Cassandra ring。
• 验证 StatefulSet。
• 修改 StatefulSet。
• 删除 StatefulSet 及其 Pod。

1.2 准备开始

        你必须拥有一个 Kubernetes 的集群，同时你的 Kubernetes 集群必须带有 kubectl 命令行工具。 建议在至少有两个节点的集群上运行本教程，且这些节点不作为控制平面主机。 如果你还没有集群，你可以通过 Minikube 构建一个你自己的集群，或者你可以使用下面任意一个 Kubernetes 工具构建：

• Killercoda
• 玩转 Kubernetes

        要完成本教程，你应该已经熟悉 Pod、 Service 和 StatefulSet。

1.3 为 Cassandra 创建无头（headless） Services

        在 Kubernetes 中，一个 Service 描述了一组执行相同任务的 Pod。

        以下 Service 用于在 Cassandra Pod 和集群中的客户端之间进行 DNS 查找：application/cassandra/cassandra-service.yaml

<code style="margin-left:0">apiVersion: v1 
kind: Service 
metadata: 
  labels: 
    app: cassandra 
    name: cassandra 
spec: 
  clusterIP: None 
  ports: 
    - port: 9042 
  selector: 
    app: cassandra</code>

        创建一个 Service 来跟踪 cassandra-service.yaml 文件中的所有 Cassandra StatefulSet：

<code style="margin-left:0">kubectl apply -f https://k8s.io/examples/application/cassandra/cassandra-service.yaml</code>

1.4 验证(可选)

        获取 Cassandra Service。

<code style="margin-left:0">kubectl get svc cassandra</code>

响应是：

<code style="margin-left:0">NAME         TYPE    CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S)  AGE 
cassandra ClusterIP     None     <none>     9042/TCP 45s</code>

        如果没有看到名为 cassandra 的服务，则表示创建失败。 请阅读调试服务，以解决常见问题。

1.5 使用 StatefulSet 创建 Cassandra Ring

        下面包含的 StatefulSet 清单创建了一个由三个 Pod 组成的 Cassandra ring。

        说明： 本示例使用 Minikube 的默认配置程序。 请为正在使用的云更新以下 StatefulSet。application/cassandra/cassandra-statefulset.yaml

<code style="margin-left:0">apiVersion: apps/v1 
kind: StatefulSet 
metadata: 
  name: cassandra 
  labels: 
    app: cassandra 
spec: 
  serviceName: cassandra 
  replicas: 3 
  selector: 
    matchLabels: 
      app: cassandra 
  template: 
    metadata: 
      labels: 
        app: cassandra 
    spec: 
      terminationGracePeriodSeconds: 1800 
      containers: 
        - name: cassandra 
          image: gcr.io/google-samples/cassandra:v13 
          imagePullPolicy: Always 
          ports: 
            - containerPort: 7000 
              name: intra-node 
            - containerPort: 7001 
              name: tls-intra-node 
            - containerPort: 7199 
              name: jmx 
            - containerPort: 9042 
              name: cql 
          resources: 
            limits: 
              cpu: "500m" 
              memory: 1Gi 
            requests: 
              cpu: "500m" 
              memory: 1Gi 
          securityContext: 
            capabilities: 
              add: 
                - IPC_LOCK 
          lifecycle: 
            preStop: 
              exec: 
                command: 
                  - /bin/sh 
                  - -c 
                  - nodetool drain 
          env: 
            - name: MAX_HEAP_SIZE 
              value: 512M 
            - name: HEAP_NEWSIZE 
              value: 100M 
            - name: CASSANDRA_SEEDS 
              value: "cassandra-0.cassandra.default.svc.cluster.local" 
            - name: CASSANDRA_CLUSTER_NAME 
              value: "K8Demo" 
            - name: CASSANDRA_DC 
              value: "DC1-K8Demo" 
            - name: CASSANDRA_RACK 
              value: "Rack1-K8Demo" 
            - name: POD_IP 
              valueFrom: 
                fieldRef: 
                  fieldPath: status.podIP 
          readinessProbe: 
            exec: 
              command: 
                - /bin/bash 
                - -c 
                - /ready-probe.sh 
            initialDelaySeconds: 15 
            timeoutSeconds: 5 
          # 这些卷挂载是持久的。它们类似内联申领，但并不完全相同， 
          # 因为这些卷挂载的名称需要与 StatefulSet 中某 Pod 卷完全匹配。 
          volumeMounts: 
            - name: cassandra-data 
              mountPath: /cassandra_data 
  # 这些将被控制器转换为卷申领，并挂载在上述路径。 
  # 请勿将此设置用于生产环境，除非使用了 GCEPersistentDisk 或其他 SSD 持久盘。 
  volumeClaimTemplates: 
    - metadata: 
        name: cassandra-data 
      spec: 
        accessModes: [ "ReadWriteOnce" ] 
        storageClassName: fast 
        resources: 
          requests: 
            storage: 1Gi 

--- 
kind: StorageClass 
apiVersion: storage.k8s.io/v1 
metadata: 
  name: fast 
  provisioner: k8s.io/minikube-hostpath 
  parameters: 
    type: pd-ssd</code>

        使用 cassandra-statefulset.yaml 文件创建 Cassandra StatefulSet：

<code style="margin-left:0"># 如果你能未经修改地应用 cassandra-statefulset.yaml，请使用此命令 
kubectl apply -f https://k8s.io/examples/application/cassandra/cassandra-statefulset.yaml</code>

        如果你为了适合你的集群需要修改 cassandra-statefulset.yaml， 下载 https://k8s.io/examples/application/cassandra/cassandra-statefulset.yaml， 然后应用修改后的清单。

<code style="margin-left:0"># 如果使用本地的 cassandra-statefulset.yaml ，请使用此命令 
kubectl apply -f cassandra-statefulset.yaml</code>

1.6 验证 Cassandra StatefulSet

1. 获取 Cassandra StatefulSet:

<code style="margin-left:0">kubectl get statefulset cassandra</code>

        响应应该与此类似：

<code style="margin-left:0">NAME      DESIRED CURRENT AGE 
cassandra    3       0    13s</code>

        StatefulSet 资源会按顺序部署 Pod。

2. 获取 Pod 查看已排序的创建状态：

<code style="margin-left:0">kubectl get pods -l="app=cassandra"</code>

响应应该与此类似：

<code style="margin-left:0">NAME        READY STATUS            RESTARTS AGE 
cassandra-0 1/1   Running              0     1m 
cassandra-1 0/1   ContainerCreating    0     8s</code>

        这三个 Pod 要花几分钟的时间才能部署。部署之后，相同的命令将返回类似于以下的输出：

<code style="margin-left:0">NAME        READY STATUS  RESTARTS AGE 
cassandra-0  1/1  Running    0     10m 
cassandra-1  1/1  Running    0     9m 
cassandra-2  1/1  Running    0     8m</code>

3. 运行第一个 Pod 中的 Cassandra nodetool， 以显示 ring 的状态。

<code style="margin-left:0">kubectl exec -it cassandra-0 -- nodetool status</code>

        响应应该与此类似：

<code style="margin-left:0">Datacenter: DC1-K8Demo 
====================== 
Status=Up/Down 
|/ State=Normal/Leaving/Joining/Moving 
-- Address     Load      Tokens Owns  (effective) Host ID                     Rack 
UN 172.17.0.5 83.57 KiB    32   74.0%  e2dd09e6-d9d3-477e-96c5-45094c08db0f Rack1-K8Demo 
UN 172.17.0.4 101.04 KiB   32   58.8%  f89d6835-3a42-4419-92b3-0e62cae1479c Rack1-K8Demo 
UN 172.17.0.6 84.74 KiB    32   67.1%  a6a1e8c2-3dc5-4417-b1a0-26507af2aaad Rack1-K8Demo</code>

1.7 修改 Cassandra StatefulSet

        使用 kubectl edit 修改 Cassandra StatefulSet 的大小。

1. 运行以下命令：

<code style="margin-left:0">kubectl edit statefulset cassandra</code>

        此命令你的终端中打开一个编辑器。需要更改的是 replicas 字段。下面是 StatefulSet 文件的片段示例：

<code style="margin-left:0"># 请编辑以下对象。以 '#' 开头的行将被忽略， 
# 且空文件将放弃编辑。如果保存此文件时发生错误， 
# 将重新打开并显示相关故障。 
apiVersion: apps/v1 
kind: StatefulSet 
metadata: 
  creationTimestamp: 2016-08-13T18:40:58Z 
  generation: 1 
  labels: 
    app: cassandra 
    name: cassandra 
    namespace: default 
    resourceVersion: "323" 
    uid: 7a219483-6185-11e6-a910-42010a8a0fc0 
spec: 
  replicas: 3</code>

2. 将副本数（replicas）更改为 4，然后保存清单。

        StatefulSet 现在可以扩展到运行 4 个 Pod。

3. 获取 Cassandra StatefulSet 验证更改：

<code style="margin-left:0">kubectl get statefulset cassandra</code>

        响应应该与此类似：

<code style="margin-left:0">NAME      DESIRED CURRENT AGE 
cassandra    4       4    36m</code>

1.8 清理现场

        删除或缩小 StatefulSet 不会删除与 StatefulSet 关联的卷。 这个设置是出于安全考虑，因为你的数据比自动清除所有相关的 StatefulSet 资源更有价值。

警告：
根据存储类和回收策略，删除 PersistentVolumeClaims 可能导致关联的卷也被删除。 千万不要认为其容量声明被删除，你就能访问数据。

1. 运行以下命令（连在一起成为一个单独的命令）删除 Cassandra StatefulSet 中的所有内容：

<code style="margin-left:0">grace=$(kubectl get pod cassandra-0 -o=jsonpath='{.spec.terminationGracePeriodSeconds}') \ 
&& kubectl delete statefulset -l app=cassandra \ 
&& echo "Sleeping ${grace} seconds" 1>&2 \ 
&& sleep $grace \ 
&& kubectl delete persistentvolumeclaim -l app=cassandra</code>

2. 运行以下命令，删除你为 Cassandra 设置的 Service：

<code style="margin-left:0">kubectl delete service -l app=cassandra</code>

1.9 Cassandra 容器环境变量

        本教程中的 Pod 使用来自 Google 容器镜像库 的 gcr.io/google-samples/cassandra:v13 镜像。上面的 Docker 镜像基于 debian-base， 并且包含 OpenJDK 8。

        该镜像包括来自 Apache Debian 存储库的标准 Cassandra 安装。 通过使用环境变量，你可以更改插入到 cassandra.yaml 中的值。

参考链接

示例：使用 StatefulSet 部署 Cassandra | Kubernetes

StatefulSet 基础 | Kubernetes

示例：使用 StatefulSet 部署 Cassandra | Kubernetes

运行一个有状态的应用程序 | Kubernetes

Statefulset详细解析 - 不懂123 - 博客园

k8s中statefulset资源类型的深入理解

十，StatefulSet简介及简单使用 - 戴红领巾的少年 - 博客园

k8s之StatefulSet详解_最美dee时光的博客-CSDN博客_statefulset

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