StatefulSets

StatefulSetsは、安定したアイデンティティと永続ストレージを必要とするアプリケーションを管理します。Deploymentではポッドが交換可能であるのに対し、StatefulSet内の各ポッドは、そのライフサイクル全体を通じて一意で予測可能なアイデンティティを保持します。

ステートフルアプリケーションに対して、いくつかの重要な利点を提供します:

• 安定したアイデンティティの提供 - ポッドは予測可能な名前を取得します(mysql-0、mysql-1、mysql-2)
• 永続ストレージの有効化 - 各ポッドは独自の永続ボリュームを持つことができます
• 順序付けられた操作の保証 - ポッドは順次作成および削除されます
• 安定したネットワーキングの維持 - 各ポッドは同じネットワークアイデンティティを保持します
• 順序付きのローリングアップデートのサポート - ポッドは一度に1つずつ更新されます

StatefulSetのデプロイ

Catalogサービス用のMySQLデータベースをデプロイしましょう:

以下のYAMLは、Catalogサービス用にMySQLを実行するStatefulSetを作成し、永続ストレージと予測可能なPod名を持ちます。

~/environment/eks-workshop/base-application/catalog/statefulset-mysql.yaml

apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
  name: catalog-mysql
  labels:
    app.kubernetes.io/created-by: eks-workshop
    app.kubernetes.io/team: database
spec:
  replicas: 1
  serviceName: catalog-mysql
  selector:
    matchLabels:
      app.kubernetes.io/name: catalog
      app.kubernetes.io/instance: catalog
      app.kubernetes.io/component: mysql
  template:
    metadata:
      labels:
        app.kubernetes.io/name: catalog
        app.kubernetes.io/instance: catalog
        app.kubernetes.io/component: mysql
        app.kubernetes.io/created-by: eks-workshop
        app.kubernetes.io/team: database
    spec:
      containers:
        - name: mysql
          image: "public.ecr.aws/docker/library/mysql:8.0"
          imagePullPolicy: IfNotPresent
          env:
            - name: MYSQL_ROOT_PASSWORD
              value: my-secret-pw
            - name: MYSQL_DATABASE
              value: catalog
            - name: MYSQL_USER
              valueFrom:
                secretKeyRef:
                  name: catalog-db
                  key: RETAIL_CATALOG_PERSISTENCE_USER
            - name: MYSQL_PASSWORD
              valueFrom:
                secretKeyRef:
                  name: catalog-db
                  key: RETAIL_CATALOG_PERSISTENCE_PASSWORD
          volumeMounts:
            - name: data
              mountPath: /var/lib/mysql
          ports:
            - name: mysql
              containerPort: 3306
              protocol: TCP
      volumes:
        - name: data
          emptyDir: {}

A

kind: StatefulSet: StatefulSetコントローラーを作成します

B

metadata.name: StatefulSetの名前(catalog-mysql)

C

spec.serviceName: 安定したネットワークアイデンティティに必要(headless Serviceを作成します)

D

spec.replicas: 実行するポッドの数(この例では1)

データベースをデプロイします:

~$kubectl apply -k ~/environment/eks-workshop/base-application/catalog/

StatefulSetの確認

StatefulSetのステータスを確認します:

~$kubectl get statefulset -n catalog

NAME            READY   AGE

catalog-mysql   1/1     2m

作成されたポッドを表示します:

~$kubectl get pods -n catalog

NAME              READY   STATUS    RESTARTS   AGE

catalog-mysql-0   1/1     Running   0          2m

数字のサフィックスを持つ予測可能なポッド名に注目してください

StatefulSetの詳細情報を取得します:

~$kubectl describe statefulset -n catalog catalog-mysql

サフィックス(-0、-1など)により、ストレージとネットワークの目的で各ポッドを個別に追跡できます。

StatefulSetのスケーリング

3つのレプリカにスケールアップします:

~$kubectl scale statefulset -n catalog catalog-mysql --replicas=3

~$kubectl get pods -n catalog

NAME              READY   STATUS    RESTARTS   AGE

catalog-mysql-0   1/1     Running   0          5m

catalog-mysql-1   0/1     Pending   0          10s

catalog-mysql-1   1/1     Running   0          30s

catalog-mysql-2   0/1     Pending   0          5s

catalog-mysql-2   1/1     Running   0          25s

ポッドが順番に1つずつ作成されるのがわかります

スケールダウンします:

~$kubectl scale statefulset -n catalog catalog-mysql --replicas=1

ポッドは逆順に削除されます(2、次に1、0を保持)、安定性を確保します。

Kubernetesはまた、スケールアップまたはスケールダウンした場合でも、各ポッドが永続ボリュームを保持することを保証します。

StatefulSets vs Deployments

機能	StatefulSet	Deployment
Pod名	安定(mysql-0、mysql-1)	ランダム
ストレージ	ポッドごとに永続	通常は一時的
作成/削除	順序付き	任意の順序
ネットワークアイデンティティ	安定	動的
ユースケース	データベース、メッセージキュー	ステートレスアプリ

備考

StatefulSetは、永続的なアイデンティティ、安定したネットワーキング、順序付けられた操作を必要とするアプリケーションに最適です。

覚えておくべきポイント

• StatefulSetは各ポッドに安定した一意のアイデンティティを提供します
• データベース、メッセージキュー、クラスター化されたアプリケーションに最適です
• 各ポッドは再起動後も存続する独自の永続ストレージを持つことができます
• 操作は順序通りに行われます - 作成(0→1→2)と削除(2→1→0)
• ポッド名は予測可能で変更されません
• アプリケーションがアイデンティティ、安定性、永続性を必要とする場合は常にStatefulSetを使用してください。