第四部分：StatefulSet 资源介绍

青萍叙事2025-09-23

📝 前言

在 Kubernetes 中，大多数应用可以通过 Deployment 等无状态控制器轻松实现弹性伸缩和滚动升级。

但对于需要稳定网络标识、稳定存储以及有序部署的有状态应用，如数据库、消息队列或分布式协调服务，就需要使用 StatefulSet。

本文将系统介绍 StatefulSet 的概念、应用场景、核心特性和实际使用示例。

🧭 背景介绍

有状态应用（Stateful Applications）与无状态应用不同，它们通常需要：

固定且唯一的 Pod 名称，便于服务发现和内部通信。
持久化存储，即使 Pod 迁移或重建后，数据仍需保留。
有序部署与终止，某些分布式系统要求严格的启动和关闭顺序。

传统的 Deployment 在 Pod 弹性扩缩容时，Pod 名称和存储卷会随意变化，无法满足这些需求。

因此 Kubernetes 提供了 StatefulSet 来解决这一类问题。

🔍 使用场景

典型场景包括：

数据库集群：MySQL、PostgreSQL、MongoDB 等。
分布式协调服务：如 Zookeeper、Etcd、Consul。
消息队列系统：Kafka、RabbitMQ 等。
任何需要稳定网络标识和持久化存储的应用。

🧠 本章知识卡片

🚀 本章小节

1️⃣ 什么是 StatefulSet？

StatefulSet 是 Kubernetes 提供的有状态工作负载控制器，用于部署和管理需要稳定标识与持久化存储的 Pod。

与 Deployment 或 ReplicaSet 这类无状态控制器不同，StatefulSet 具备以下关键特点：

稳定网络 ID：为每个 Pod 分配固定且可预测的名称（如 myapp-0、myapp-1），并配合 Headless Service 提供恒定的 DNS 解析地址。
稳定存储卷：每个 Pod 都会自动创建并绑定独立的 **PersistentVolumeClaim (PVC)**，即使 Pod 被调度到新的节点也能挂载原来的数据卷。
有序生命周期：Pod 会按照顺序进行 创建、更新、删除，确保分布式应用的启动和终止流程符合要求。

简单理解：StatefulSet 是 Deployment 的“有状态版本”，专门用于运行需要“身份”和“记忆”的应用，如数据库、分布式协调服务、消息队列等。

2️⃣ 工作流程图

StatefulSet 大致工作流程图如下所示：

3️⃣ 实战示例：部署 MySQL 主从复制集群

创建 Headless Service 为每个 Pod 提供固定 DNS 名称。

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: mysql
  labels:
    app: mysql
spec:
  clusterIP: None      # 关键：无 ClusterIP，才能给每个 Pod 独立 DNS
  selector:
    app: mysql
  ports:
    - port: 3306
      name: mysql

创建 MySQL StatefulSet

副本数 3：mysql-0 作为主节点，mysql-1 和 mysql-2 作为从节点。
每个 Pod 都挂载独立 PVC，保证数据持久化。
通过 initContainer 配置主从复制初始化逻辑。

apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
  name: mysql
spec:
  serviceName: "mysql"
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: mysql
  template:
    metadata:
      labels:
        app: mysql
    spec:
      containers:
        - name: mysql
          image: mysql:8.4
          ports:
            - containerPort: 3306
          env:
            - name: MYSQL_ROOT_PASSWORD
              value: my-secret-pw
          volumeMounts:
            - name: data
              mountPath: /var/lib/mysql
      # 可以在此处添加 initContainer 脚本完成主从复制配置
  volumeClaimTemplates:
    - metadata:
        name: data
      spec:
        accessModes: [ "ReadWriteOnce" ]
        resources:
          requests:
            storage: 10Gi

这里只是一个简单的示例，用于演示如何使用 StatefulSet，真实环境请使用官方提供的 mysql 部署文件。

应用访问

集群内部可通过 mysql-0.mysql、mysql-1.mysql、mysql-2.mysql 直接访问对应节点。

即便某个 Pod 重建，mysql-0 的存储卷 data-mysql-0 依然绑定到同一个数据目录，保证主节点数据不丢失。

4️⃣ 常用命令

命令	说明
`kubectl get sts`	查看 StatefulSet 列表
`kubectl describe sts <name>`	查看详细信息
`kubectl scale sts <name> --replicas=N`	扩缩容
`kubectl rollout status sts <name>`	查看滚动更新状态