作者: Peter Schuurman (Google)
译者: Xin Li (DaoCloud)
Kubernetes v1.26 为 StatefulSet
引入了一个新的 Alpha 级别特性,可以控制 Pod 副本的序号。
从 Kubernetes v1.27 开始,此特性进级到 Beta 阶段。序数可以从任意非负数开始,
这篇博文将讨论如何使用此功能。
背景
StatefulSet 序号为 Pod 副本提供顺序标识。当使用
OrderedReady
Pod 管理策略时,
Pod 是从序号索引 0
到 N-1
顺序创建的。
如今使用 Kubernetes 跨集群编排 StatefulSet 迁移具有挑战性。
虽然存在备份和恢复解决方案,但这些解决方案需要在迁移之前将应用程序的副本数缩为 0。
在当今这个完全互联的世界中,即使是计划内的应用停机可能也无法实现你的业务目标。
你可以使用级联删除或
OnDelete 策略来迁移单个 Pod,
但是这很容易出错并且管理起来很乏味。
当你的 Pod 出现故障或被逐出时,你将失去 StatefulSet 控制器的自我修复优势。
Kubernetes v1.26 使 StatefulSet 能够负责 {0..N-1} 范围内的一系列序数(序数 0、1、... 直到 N-1)。
有了它,你可以缩小源集群中的范围 {0..k-1},并扩大目标集群中的互补范围 {k..N-1},同时保证应用程序可用性。
这使你在编排跨集群迁移时保留至多一个语义(意味着最多有一个具有给定身份的
Pod 在 StatefulSet 中运行)和[滚动更新](/zh-cn/docs/tutorials/stateful-application/basic-stateful-set/#rolling-update)行为。
我为什么要使用此功能?
假设你在一个集群中运行 StatefulSet,并且需要将其迁移到另一个集群。你需要这样做的原因有很多:
- 可扩展性:你的 StatefulSet 对于你的集群而言规模过大,并且已经开始破坏集群中其他工作负载的服务质量。
- 隔离性:你在一个供多个用户访问的集群中运行 StatefulSet,而命名空间隔离是不够的。
- 集群配置:你想将 StatefulSet 迁移到另一个集群,以使用在当前集群上不存在的某些环境。
- 控制平面升级:你想将 StatefulSet 迁移到运行着较高版本控制平面,
并且无法处承担就地升级控制平面所产生的风险或预留停机时间。
我该如何使用它?
在集群上启用 StatefulSetStartOrdinal
特性门控,并使用自定义的
.spec.ordinals.start
创建一个 StatefulSet。
试试看吧
在此演示中,我将使用新机制将 StatefulSet 从一个 Kubernetes 集群迁移到另一个。
redis-cluster
Bitnami Helm chart 将用于安装 Redis。
所需工具:
- yq
- helm
先决条件
为此,我需要两个可以访问公共网络和存储的 Kubernetes 集群;
我已将集群命名为 source
和 destination
。具体来说,我需要:
- 在两个集群上都启用
StatefulSetStartOrdinal
特性门控。 kubectl
的客户端配置允许我以管理员身份访问这两个集群。- 两个集群上都安装了相同的
StorageClass
,并设置为两个集群的默认StorageClass
。
这个StorageClass
应该提供可从一个或两个集群访问的底层存储。 - 一种扁平的网络拓扑,允许 Pod 向任一集群中的 Pod 发送数据包和从中接收数据包。
如果你在云提供商上创建集群,则此配置可能被称为私有云或私有网络。
在两个集群上创建一个用于演示的命名空间:
kubectl create ns kep-3335
在 source
集群中部署一个有六个副本的 Redis 集群:
helm repo add bitnami https://charts.bitnami.com/bitnami
helm install redis --namespace kep-3335 \
bitnami/redis-cluster \
--set persistence.size=1Gi \
--set cluster.nodes=6
检查 source
集群中的副本状态:
kubectl exec -it redis-redis-cluster-0 -- /bin/bash -c \
"redis-cli -c -h redis-redis-cluster -a $(kubectl get secret redis-redis-cluster -o jsonpath="{.data.redis-password}" | base64 -d) CLUSTER NODES;"
2ce30362c188aabc06f3eee5d92892d95b1da5c3 10.104.0.14:6379@16379 myself,master - 0 1669764411000 3 connected 10923-16383
7743661f60b6b17b5c71d083260419588b4f2451 10.104.0.16:6379@16379 slave 2ce30362c188aabc06f3eee5d92892d95b1da5c3 0 1669764410000 3 connected
961f35e37c4eea507cfe12f96e3bfd694b9c21d4 10.104.0.18:6379@16379 slave a8765caed08f3e185cef22bd09edf409dc2bcc61 0 1669764411000 1 connected
7136e37d8864db983f334b85d2b094be47c830e5 10.104.0.15:6379@16379 slave 2cff613d763b22c180cd40668da8e452edef3fc8 0 1669764412595 2 connected
a8765caed08f3e185cef22bd09edf409dc2bcc61 10.104.0.19:6379@16379 master - 0 1669764411592 1 connected 0-5460
2cff613d763b22c180cd40668da8e452edef3fc8 10.104.0.17:6379@16379 master - 0 1669764410000 2 connected 5461-10922
在 destination
集群中部署一个零副本的 Redis 集群:
helm install redis --namespace kep-3335 \
bitnami/redis-cluster \
--set persistence.size=1Gi \
--set cluster.nodes=0 \
--set redis.extraEnvVars\[0\].name=REDIS_NODES,redis.extraEnvVars\[0\].value="redis-redis-cluster-headless.kep-3335.svc.cluster.local" \
--set existingSecret=redis-redis-cluster
将源集群中的 redis-redis-cluster
StatefulSet 副本数缩小 1,
以删除副本 redis-redis-cluster-5
:
kubectl patch sts redis-redis-cluster -p '{"spec": {"replicas": 5}}'
将依赖从 source
集群迁移到 destionation
集群:
以下命令将依赖资源从 source
复制到 destionation
,其中与 destionation
集群无关的详细信息已被删除(例如:uid
、resourceVersion
、status
)。
说明:如果使用配置了 reclaimPolicy: Delete
的 StorageClass
,
你应该在删除之前使用 reclaimPolicy: Retain
修补 source
中的 PV,
以保留 destination
中使用的底层存储。
有关详细信息,请参阅更改 PersistentVolume
的回收策略。
kubectl get pvc redis-data-redis-redis-cluster-5 -o yaml | yq 'del(.metadata.uid, .metadata.resourceVersion, .metadata.annotations, .metadata.finalizers, .status)' > /tmp/pvc-redis-data-redis-redis-cluster-5.yaml
kubectl get pv $(yq '.spec.volumeName' /tmp/pvc-redis-data-redis-redis-cluster-5.yaml) -o yaml | yq 'del(.metadata.uid, .metadata.resourceVersion, .metadata.annotations, .metadata.finalizers, .spec.claimRef, .status)' > /tmp/pv-redis-data-redis-redis-cluster-5.yaml
kubectl get secret redis-redis-cluster -o yaml | yq 'del(.metadata.uid, .metadata.resourceVersion)' > /tmp/secret-redis-redis-cluster.yaml
destination
集群中的步骤
说明:对于 PV/PVC,此过程仅在你的 PV 使用的底层存储系统支持复制到 destination
集群时才有效。可能不支持与特定节点或拓扑关联的存储。此外,某些存储系统可能会在 PV
对象之外存储有关卷的附加元数据,并且可能需要更专门的序列来导入卷。
kubectl create -f /tmp/pv-redis-data-redis-redis-cluster-5.yaml
kubectl create -f /tmp/pvc-redis-data-redis-redis-cluster-5.yaml
kubectl create -f /tmp/secret-redis-redis-cluster.yaml
将 destination
集群中的 redis-redis-cluster
StatefulSet 扩容 1,起始序号为 5:
kubectl patch sts redis-redis-cluster -p '{"spec": {"ordinals": {"start": 5}, "replicas": 1}}'
检查 destination
集群中的副本状态:
kubectl exec -it redis-redis-cluster-5 -- /bin/bash -c \
"redis-cli -c -h redis-redis-cluster -a $(kubectl get secret redis-redis-cluster -o jsonpath="{.data.redis-password}" | base64 -d) CLUSTER NODES;"
我应该看到新副本(标记为 myself
)已加入 Redis 集群(IP
地址与 source
集群中的副本归属于不同的 CIDR 块)。
2cff613d763b22c180cd40668da8e452edef3fc8 10.104.0.17:6379@16379 master - 0 1669766684000 2 connected 5461-10922
7136e37d8864db983f334b85d2b094be47c830e5 10.108.0.22:6379@16379 myself,slave 2cff613d763b22c180cd40668da8e452edef3fc8 0 1669766685609 2 connected
2ce30362c188aabc06f3eee5d92892d95b1da5c3 10.104.0.14:6379@16379 master - 0 1669766684000 3 connected 10923-16383
961f35e37c4eea507cfe12f96e3bfd694b9c21d4 10.104.0.18:6379@16379 slave a8765caed08f3e185cef22bd09edf409dc2bcc61 0 1669766683600 1 connected
a8765caed08f3e185cef22bd09edf409dc2bcc61 10.104.0.19:6379@16379 master - 0 1669766685000 1 connected 0-5460
7743661f60b6b17b5c71d083260419588b4f2451 10.104.0.16:6379@16379 slave 2ce30362c188aabc06f3eee5d92892d95b1da5c3 0 1669766686613 3 connected
source
集群中的 Redis StatefulSet 副本缩放为 0,并且
destination
集群中的 Redis StatefulSet 健康,总共有 6 个副本。接下来?
此特性为跨集群拆分 StatefulSet 提供了一项基本支撑技术,但没有规定 StatefulSet 的迁移机制。
迁移需要对 StatefulSet 副本的协调,以及对存储和网络层的编排。这取决于使用 StatefulSet
安装的应用程序的存储和网络连接要求。此外,许多 StatefulSet 由
operator 管理,这也增加了额外的迁移复杂性。
如果你有兴趣构建增强功能以简化这些过程,请参与
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