Deployment di un'applicazione stateful

Autopilot Standard

Questa pagina spiega come eseguire il deployment di un'applicazione stateful utilizzando Google Kubernetes Engine (GKE).

Panoramica

Le applicazioni stateful salvano i dati nello spazio di archiviazione su disco permanente per l'utilizzo da parte del server, dei client e di altre applicazioni. Un esempio di applicazione stateful è un database o un archivio chiave-valore in cui i dati vengono salvati e recuperati da altre applicazioni.

Lo spazio di archiviazione permanente può essere sottoposto a provisioning dinamico, in modo che i volumi sottostanti vengano creati on demand. In Kubernetes, configuri il provisioning dinamico creando un oggettoStorageClass. In GKE, un oggetto StorageClass predefinito ti consente di eseguire il provisioning dinamico di Compute Engine dischi permanenti.

Kubernetes utilizza il StatefulSet controller per eseguire il deployment di applicazioni stateful come oggetti StatefulSet. I pod negli StatefulSet non sono intercambiabili: ogni pod ha un identificatore univoco che viene mantenuto indipendentemente dalla posizione in cui è pianificato.

Le applicazioni stateful sono diverse dalle applicazioni stateless, in cui i dati dei client non vengono salvati sul server tra le sessioni.

Puoi scoprire di più sullo spazio di archiviazione permanente nei cluster in più zone e in una regione.

Prima di iniziare

Prima di iniziare, assicurati di aver eseguito le seguenti attività:

• Abilita l'API Google Kubernetes Engine.
Abilita l'API Google Kubernetes Engine
• Se vuoi utilizzare Google Cloud CLI per questa attività, installala e poi inizializza gcloud CLI. Se hai già installato gcloud CLI, scarica l'ultima versione eseguendo il gcloud components update comando. Le versioni precedenti di gcloud CLI potrebbero non supportare l'esecuzione dei comandi in questo documento.
  Nota: per le installazioni esistenti di gcloud CLI assicurati di impostare la compute/region proprietà. Se utilizzi principalmente cluster zonali, imposta invece compute/zone. Se imposti una località predefinita, puoi evitare errori in gcloud CLI come il seguente: One of [--zone, --region] must be supplied: Please specify location. Potresti dover specificare la posizione in determinati comandi se la posizione del cluster è diversa da quella predefinita che hai impostato.

• Assicurati che l'applicazione containerizzata sia archiviata in un registro di immagini, come Artifact Registry.

Puoi seguire la guida rapida, per abilitare l'API GKE, creare un cluster e scoprire di più su GKE.

Richiesta di spazio di archiviazione permanente in uno StatefulSet

Le applicazioni possono richiedere spazio di archiviazione permanente con un PersistentVolumeClaim.

In genere, devi creare oggetti PersistentVolumeClaim oltre a creare il pod. Tuttavia, gli oggetti StatefulSet includono un array volumeClaimTemplates, che genera automaticamente gli oggetti PersistentVolumeClaim. Ogni replica di StatefulSet ottiene il proprio oggetto PersistentVolumeClaim.

Puoi anche utilizzare un disco preesistente in uno StatefulSet.

Creazione di uno StatefulSet

Per creare una risorsa StatefulSet, utilizza il kubectl apply comando.

Il comando kubectl apply utilizza i file manifest per creare, aggiornare ed eliminare le risorse nel cluster. Si tratta di un metodo dichiarativo di configurazione degli oggetti. Questo metodo mantiene le scritture eseguite sugli oggetti live senza unire le modifiche nei file di configurazione degli oggetti.

Linux

Il seguente file manifest è un semplice esempio di StatefulSet gestito da un servizio creato separatamente:

apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
  name: STATEFULSET_NAME
spec:
  selector:
    matchLabels:
      # Selects Pods with this label.
      app: APP_NAME
  # Headless Service for network identity.
  serviceName: "SERVICE_NAME"
  replicas: 3
  updateStrategy:
    type: RollingUpdate
  template:
    metadata:
      labels:
        app: APP_NAME
    spec:
      containers:
      - name: CONTAINER_NAME
        image: IMAGE
        ports:
        - containerPort: 80
          name: PORT_NAME
        volumeMounts:
        - name: PVC_NAME
          mountPath: MOUNT_PATH
  volumeClaimTemplates:
  - metadata:
      name: PVC_NAME
      annotations:
        KEY: VALUE
    spec:
      accessModes: [ "ReadWriteOnce" ]
      resources:
        requests:
          storage: 1Gi

Sostituisci quanto segue:

• STATEFULSET_NAME: il nome dello StatefulSet, ad esempio web.
• SERVICE_NAME: il nome del servizio, ad esempio nginx.
• APP_NAME: il nome dell'applicazione eseguita nei pod, ad esempio nginx.
• CONTAINER_NAME: il nome dei container nei pod, ad esempio nginx.
• IMAGE: l'immagine container, ad esempio registry.k8s.io/nginx-slim:0.8.
• PORT_NAME: il nome della porta aperta dallo StatefulSet, ad esempio web.
• PVC_NAME: il nome dell'oggetto PersistentVolumeClaim, ad esempio www.
• MOUNT_PATH: il percorso nel container in cui è montato lo spazio di archiviazione, ad esempio /usr/share/nginx/html.
• KEY e VALUE: una coppia chiave-valore di annotazione da applicare ai metadati PersistentVolumeClaim. Puoi utilizzare le annotazioni per collegare ai tuoi oggetti metadati non identificativi arbitrari che possono essere recuperati da client come strumenti e librerie. Per saperne di più, consulta Annotazioni.

In questo file, il campo kind specifica che deve essere creato un oggetto StatefulSet con le specifiche definite nel file. Questo StatefulSet di esempio produce tre pod replicati e apre la porta 80 per esporre lo StatefulSet a internet.

Windows

Quando utilizzi cluster con node pool Windows Server, devi creare un oggetto StorageClass perché l'oggetto StorageClass predefinito utilizza ext4 come tipo di file system, che funziona solo per i container Linux. Se utilizzi un disco permanente di Compute Engine, devi utilizzare NTFS come tipo di archiviazione file, come mostrato nell'esempio seguente:

apiVersion: storage.k8s.io/v1
kind: StorageClass
metadata:
  # Defines a name for this StorageClass.
  name: STORAGECLASS_NAME
parameters:
  # Specifies the type of Google Compute Engine persistent disk.
  type: pd-standard
  # Uses NTFS file system, which is crucial for Windows nodes
  fstype: NTFS
# The provisioner for Google Compute Engine persistent disks.
provisioner: kubernetes.io/gce-pd
# Specifies that the PersistentVolume will be deleted if the PersistentVolumeClaim is deleted.
reclaimPolicy: Delete
# Delays volume binding until a Pod using the PVC is scheduled.
volumeBindingMode: WaitForFirstConsumer

Il seguente manifest di StatefulSet utilizza l'oggetto StorageClass definito sopra. Crea quattro coppie PersistentVolume e PersistentVolumeClaim per rappresentare quattro dischi permanenti di Compute Engine. Ogni pod nello StatefulSet utilizza un disco permanente.

Per assicurarti che i pod siano pianificati correttamente sui nodi Windows Server, devi aggiungere un selettore di nodi alla specifica del pod.

apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
  name: STATEFULSET_NAME
spec:
  replicas: 4
  selector:
    matchLabels:
      # Selects Pods with this label.
      app: APP_NAME
  template:
    metadata:
      labels:
        # Labels applied to the Pods created by the StatefulSet.
        app: APP_NAME
      name: CONTAINER_NAME
    spec:
      nodeSelector:
        # Ensures Pods are scheduled on Windows nodes.
        kubernetes.io/os: windows
      containers:
      - name: CONTAINER_NAME
        image: IMAGE
        ports:
        - containerPort: 80
          name: PORT_NAME
        volumeMounts:
        - name: PVC_NAME
          mountPath: MOUNT_PATH
  volumeClaimTemplates:
  - metadata:
      name: PVC_NAME
    spec:
      # Specifies the StorageClass to use, which is crucial for Windows nodes.
      storageClassName: STORAGECLASS_NAME
      accessModes: [ "ReadWriteOnce" ]
      resources:
        requests:
          storage: 1Gi

Sostituisci quanto segue:

• STATEFULSET_NAME: il nome dello StatefulSet, ad esempio web-windows.
• APP_NAME: il nome dell'applicazione eseguita nei pod, ad esempio iis.
• CONTAINER_NAME: il nome dei container nei pod, ad esempio iis.
• IMAGE: l'immagine container, ad esempio mcr.microsoft.com/windows/servercore/iis:windowsservercore-ltsc2019.
• PORT_NAME: il nome della porta aperta dallo StatefulSet, ad esempio http.
• PVC_NAME: il nome dell'oggetto PersistentVolumeClaim, ad esempio iis-state.
• MOUNT_PATH: il percorso nel container in cui è montato lo spazio di archiviazione, ad esempio C:\mnt\state.
• STORAGECLASS_NAME: il nome dell'oggetto StorageClass, ad esempio my-storage-class.

Per creare una risorsa StatefulSet, esegui il comando seguente sostituendo STATEFULSET_FILE con il nome del file manifest:

kubectl apply -f STATEFULSET_FILE

Puoi anche utilizzare kubectl apply -f DIRECTORY/ per creare tutti gli oggetti (tranne quelli esistenti) definiti nei file di configurazione archiviati in una directory.

Nota: kubectl apply non riesce se non hai un cluster attivo.

Ispezione di uno StatefulSet

kubectl

Per ispezionare lo StatefulSet, esegui il comando seguente:

kubectl get statefulset STATEFULSET_NAME -o yaml

Questo comando mostra la configurazione live della risorsa StatefulSet in formato YAML.

Per elencare i pod creati dallo StatefulSet, esegui il comando seguente:

kubectl get pods -l app=APP_NAME

In questo comando, il flag -l indica a kubectl di recuperare tutti i pod etichettati per APP_NAME.

L'output è simile al seguente:

NAME                                READY     STATUS    RESTARTS   AGE
pod-name                            1/1       Running   0          1m
pod-name                            1/1       Running   0          1m

Per ottenere informazioni dettagliate sullo StatefulSet, esegui il comando seguente:

kubectl describe statefulset STATEFULSET_NAME

Per ottenere informazioni su un pod specifico, esegui il comando seguente:

kubectl describe pod POD_NAME

Per elencare gli oggetti PersistentVolumeClaim creati, esegui il comando seguente:

kubectl get pvc

L'output è simile al seguente:

NAME                            STATUS    VOLUME                                     CAPACITY   ACCESS MODES   STORAGECLASS    AGE
STATEFULSET_NAME-PVC_NAME-0     Bound     pvc-bdff4e1e-183e-11e8-bf6d-42010a800002   1G         RWO            standard        9s
STATEFULSET_NAME-PVC_NAME-1     Bound     pvc-bdff4e1e-183e-11e8-bf6d-42010a800003   1G         RWO            standard        9s
STATEFULSET_NAME-PVC_NAME-2     Bound     pvc-bdff4e1e-183e-11e8-bf6d-42010a800004   1G         RWO            standard        9s

Per ottenere informazioni su un oggetto PersistentVolumeClaim specifico, esegui il comando seguente:

kubectl describe pvc STATEFULSET_NAME-PVC_NAME-0

Per ottenere informazioni su un oggetto PersistentVolume specifico, esegui il comando seguente:

kubectl describe pv PV_NAME

Console

Per ispezionare uno StatefulSet:

1. Vai alla pagina Carichi di lavoro nella Google Cloud console.

   Vai a Carichi di lavoro

2. Nell'elenco dei carichi di lavoro, fai clic sul nome dello StatefulSet che vuoi ispezionare.

3. Nella pagina Dettagli StatefulSet, esegui una delle seguenti operazioni:

   • Fai clic sulla scheda Cronologia revisioni per visualizzare la cronologia delle revisioni dello StatefulSet.
   • Fai clic sulla scheda Eventi per visualizzare tutti gli eventi correlati allo StatefulSet.
   • Fai clic sulla scheda Log per visualizzare i log dei container per lo StatefulSet.
   • Fai clic sulla scheda YAML per visualizzare, copiare o scaricare la configurazione YAML per lo StatefulSet.

Aggiornamento di uno StatefulSet

Esistono diversi modi per aggiornare gli StatefulSet. Il metodo dichiarativo comune è kubectl apply. Per aggiornare lo StatefulSet direttamente dalla shell o in un editor preferito, puoi utilizzare kubectl edit. Puoi anche utilizzare l'editor YAML dal menu Carichi di lavoro GKE nella Google Cloud console.

Puoi eseguire il rollback degli aggiornamenti alla specifica dei pod per una risorsa StatefulSet, ad esempio l'immagine, l'utilizzo/le richieste di risorse o la configurazione.

kubectl apply

Puoi aggiornare lo StatefulSet applicando un file manifest nuovo o aggiornato. Questa operazione è utile per apportare varie modifiche allo StatefulSet, ad esempio durante il ridimensionamento o per specificare una nuova versione dell'applicazione.

Nota: Per aggiornare una risorsa con kubectl apply, la risorsa deve essere stata creata utilizzando kubectl apply o kubectl create --save-config.

Per aggiornare uno StatefulSet, esegui il comando seguente:

kubectl apply -f STATEFULSET_FILE

Sostituisci STATEFULSET_FILE con il file manifest aggiornato.

Il comando kubectl apply applica un file manifest a una risorsa. Se la risorsa specificata non esiste, viene creata dal comando.

Per ulteriori informazioni su kubectl apply, consulta la kubectl documentazione di riferimento.

Console

Per modificare la configurazione live di uno StatefulSet:

1. Vai alla pagina Carichi di lavoro nella Google Cloud console.

   Vai a Carichi di lavoro

2. Nell'elenco dei carichi di lavoro, fai clic sul nome dello StatefulSet che vuoi modificare.

3. Fai clic su Modifica.

4. Modifica la configurazione YAML come preferisci.

5. Fai clic su Salva.

Nota: anche se è possibile specificare un oggetto PersistentVolume diverso, non è possibile aggiornare le risorse PersistentVolume esistenti.

Ispezione del rollout dell'aggiornamento

Per ispezionare il rollout dello StatefulSet, esegui il comando seguente:

kubectl rollout status statefulset STATEFULSET_NAME

Per visualizzare la cronologia del rollout dello StatefulSet, esegui il comando seguente:

kubectl rollout history statefulset STATEFULSET_NAME

Per annullare un rollout, esegui il comando seguente:

kubectl rollout undo statefulset STATEFULSET_NAME

Strategie di aggiornamento

Il campo updateStrategy di StatefulSet consente di configurare e disattivare gli aggiornamenti in sequenza automatici per container, etichette, richieste di risorse, limiti e annotazioni per i pod in uno StatefulSet.

Puoi scoprire di più sulle strategie di aggiornamento per gli StatefulSet nella documentazione di Kubernetes.

Ridimensionamento di uno StatefulSet

kubectl

Il comando kubectl scale può essere utilizzato in qualsiasi momento per ridimensionare lo StatefulSet.

Per ridimensionare manualmente uno StatefulSet, esegui il comando seguente:

kubectl scale statefulset STATEFULSET_NAME --replicas NUMBER_OF_REPLICAS

Sostituisci NUMBER_OF_REPLICAS con il numero di pod replicati che preferisci.

Console

Per ridimensionare uno StatefulSet:

1. Vai alla pagina Carichi di lavoro nella Google Cloud console.

   Vai a Carichi di lavoro

2. Nell'elenco dei carichi di lavoro, fai clic sul nome dello StatefulSet che vuoi modificare.

3. Fai clic su Azioni > Scala > Modifica repliche.

4. Inserisci il nuovo numero di repliche per lo StatefulSet.

5. Fai clic su Scala.

Eliminazione di uno StatefulSet

kubectl

Per eliminare uno StatefulSet, esegui il comando seguente:

kubectl delete statefulset STATEFULSET_NAME

Console

Per eliminare uno StatefulSet:

1. Vai alla pagina Carichi di lavoro nella Google Cloud console.

   Vai a Carichi di lavoro

2. Nell'elenco dei carichi di lavoro, seleziona uno o più StatefulSet da eliminare.

3. Fai clic su Elimina.

4. Quando ti viene richiesto di confermare, fai clic su Elimina.

Passaggi successivi

• Scopri come eseguire il deployment di un cluster MySQL su GKE per l'alta affidabilità
• Scopri di più sul deployment di applicazioni stateless.
• Segui un tutorial sull'upgrade di un cluster che esegue un carico di lavoro stateful.