部署有狀態應用程式

Autopilot Standard

本頁面說明如何使用 Google Kubernetes Engine (GKE) 部署有狀態應用程式。

總覽

有狀態的應用程式會將資料儲存至永久磁碟儲存空間，供伺服器、用戶端和其他應用程式使用。有狀態應用程式的例子包括資料庫或鍵/值儲存庫，其他應用程式會將資料儲存至這類應用程式，並從中擷取資料。

永久儲存空間可以動態佈建，因此系統會視需求建立基礎磁碟區。在 Kubernetes 中，您可以建立 StorageClass 來設定動態佈建。在 GKE 中，預設 StorageClass 可讓您動態佈建 Compute Engine 永久磁碟。

Kubernetes 會使用 StatefulSet 控制器，將有狀態應用程式部署為 StatefulSet 物件。StatefulSet 中的 Pod 無法互換：每個 Pod 都有專屬 ID，無論排程位置為何，都會維持不變。

有狀態應用程式與無狀態應用程式不同，後者不會在工作階段之間將用戶端資料儲存至伺服器。

您可以進一步瞭解多可用區和區域叢集中的永久儲存空間。

事前準備

開始之前，請務必先完成下列工作：

• 啟用 Google Kubernetes Engine API。
啟用 Google Kubernetes Engine API
• 如要使用 Google Cloud CLI 執行這項工作，請安裝並初始化 gcloud CLI。如果您先前已安裝 gcloud CLI，請執行 gcloud components update 指令，取得最新版本。較舊的 gcloud CLI 版本可能不支援執行本文中的指令。
  注意：如果是現有的 gcloud CLI 安裝項目，請務必設定 compute/region 屬性。如果您主要使用可用區叢集，請改為設定 compute/zone。設定預設位置後，即可避免 gcloud CLI 發生下列錯誤：One of [--zone, --region] must be supplied: Please specify location。如果叢集位置與您設定的預設位置不同，您可能需要在特定指令中指定位置。

• 確認容器化應用程式儲存在映像檔註冊資料庫中，例如 Artifact Registry。

您可以按照快速入門指南啟用 GKE API、建立叢集，並進一步瞭解 GKE。

在 StatefulSet 中要求永久儲存空間

應用程式可透過 PersistentVolumeClaim 要求永久儲存空間。

一般來說，除了建立 Pod，您還必須建立 PersistentVolumeClaim 物件。不過，StatefulSet 物件包含 volumeClaimTemplates 陣列，可自動產生 PersistentVolumeClaim 物件。每個 StatefulSet 副本都有自己的 PersistentVolumeClaim 物件。

您也可以在 StatefulSet 中使用預先存在的磁碟。

建立 StatefulSet

如要建立 StatefulSet 資源，請使用 kubectl apply 指令。

kubectl apply 指令會使用資訊清單檔案，在叢集中建立、更新及刪除資源。這是物件設定的宣告式方法。這種方法保留對使用中物件所做的寫入，而不會將變更併回物件設定檔。

Linux

以下資訊清單檔案是無頭服務及其管理的 StatefulSet 範例：

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: SERVICE_NAME
  labels:
    app: APP_NAME
spec:
  ports:
  - port: 80
    name: PORT_NAME
  clusterIP: None
  selector:
    app: APP_NAME
---
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

更改下列內容：

• STATEFULSET_NAME：StatefulSet 的名稱，例如 web。
• SERVICE_NAME：Service 的名稱，例如 nginx。
• APP_NAME：在 Pod 中執行的應用程式名稱，例如 nginx。
• CONTAINER_NAME：Pod 中的容器名稱，例如 nginx。
• IMAGE：容器映像檔，例如 nginx:stable。
• PORT_NAME：StatefulSet 開啟的通訊埠名稱，例如 web。
• PVC_NAME：PersistentVolumeClaim 的名稱，例如 www。
• MOUNT_PATH：容器中掛接儲存空間的路徑，例如 /usr/share/nginx/html。
• KEY 和 VALUE：要套用至 PersistentVolumeClaim 中繼資料的註解鍵/值組合。您可以使用註解，將不含識別資訊的任意中繼資料附加至物件，供工具和程式庫等用戶端擷取。詳情請參閱「註解」。

在這個檔案中，kind 欄位指定應使用檔案中定義的規格建立 StatefulSet 物件。這個 StatefulSet 範例會產生三個複製的 Pod，並開啟通訊埠 80，將 StatefulSet 公開至網際網路。

Windows

使用含 Windows Server 節點集區的叢集時，您必須建立 StorageClass，因為預設 StorageClass 使用 ext4 做為檔案系統類型，這只適用於 Linux 容器。如果您使用 Compute Engine 永久磁碟，必須使用 NTFS 做為檔案儲存空間類型，如下列範例所示：

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

下列 StatefulSet 資訊清單會使用上述定義的 StorageClass。這項指令會建立四個 PersistentVolume 和 PersistentVolumeClaim 配對，代表四個 Compute Engine 永久磁碟。StatefulSet 中的每個 Pod 都會耗用一個永久磁碟。

為確保 Pod 正確排程至 Windows Server 節點，您必須在 Pod 規格中新增節點選取器。

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

更改下列內容：

• STATEFULSET_NAME：StatefulSet 的名稱，例如 web-windows。
• APP_NAME：在 Pod 中執行的應用程式名稱，例如 iis。
• CONTAINER_NAME：Pod 中的容器名稱，例如 iis。
• IMAGE：容器映像檔，例如 mcr.microsoft.com/windows/servercore/iis:windowsservercore-ltsc2019。
• PORT_NAME：StatefulSet 開啟的通訊埠名稱，例如 http。
• PVC_NAME：PersistentVolumeClaim 的名稱，例如 iis-state。
• MOUNT_PATH：容器中掛接儲存空間的路徑，例如 C:\mnt\state。
• STORAGECLASS_NAME：StorageClass 的名稱，例如 my-storage-class。

如要建立 StatefulSet 資源，請執行下列指令，並將 STATEFULSET_FILE 替換為資訊清單檔案名稱：

kubectl apply -f STATEFULSET_FILE

您也可以使用 kubectl apply -f DIRECTORY/，建立儲存在目錄中的設定檔所定義的所有物件 (現有物件除外)。

注意： 如果沒有作用中的叢集，kubectl apply 會失敗。

檢查 StatefulSet

kubectl

如要檢查 StatefulSet，請執行下列指令：

kubectl get statefulset STATEFULSET_NAME -o yaml

這個指令會以 YAML 格式顯示 StatefulSet 資源的即時設定。

如要列出由 StatefulSet 建立的 Pod，請執行下列指令：

kubectl get pods -l app=APP_NAME

在這個指令中，-l 旗標會指示 kubectl 取得APP_NAME標籤的所有 Pod。

輸出結果會與下列內容相似：

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

如要取得 StatefulSet 的詳細資訊，請執行下列指令：

kubectl describe statefulset STATEFULSET_NAME

如要取得特定 Pod 的相關資訊，請執行下列指令：

kubectl describe pod POD_NAME

如要列出已建立的 PersistentVolumeClaim 物件，請執行下列指令：

kubectl get pvc

輸出結果會與下列內容相似：

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

如要取得特定 PersistentVolumeClaim 的資訊，請執行下列指令：

kubectl describe pvc STATEFULSET_NAME-PVC_NAME-0

如要取得特定 PersistentVolume 的相關資訊，請執行下列指令：

kubectl describe pv PV_NAME

控制台

如要檢查 StatefulSet，請執行下列步驟：

1. 前往 Google Cloud 控制台的「Workloads」(工作負載) 頁面。

   前往「Workloads」(工作負載)

2. 在工作負載清單中，按一下要檢查的 StatefulSet 名稱。

3. 在「Stateful Set details」(StatefulSet 詳細資料) 頁面中，執行下列任一操作：

   • 點選「修訂版本記錄」分頁標籤，查看 StatefulSet 的修訂版本記錄。
   • 點選「事件」分頁標籤，查看與 StatefulSet 相關的所有事件。
   • 按一下「記錄」分頁標籤，查看 StatefulSet 的容器記錄。
   • 點選「YAML」YAML分頁標籤，即可查看、複製或下載 StatefulSet 的設定 YAML。

更新 StatefulSet

有多種方式可以更新 StatefulSet，常見的宣告式方法是 kubectl apply。如要直接從殼層或慣用的編輯器更新 StatefulSet，可以使用 kubectl edit。您也可以在 Google Cloud 控制台的 GKE「Workloads」(工作負載) 選單中，使用 YAML 編輯器。

您可以對 StatefulSet 資源的 Pod 規格推出更新，例如映像檔、資源用量/要求或設定。

kubectl apply

您可以套用新的或更新的資訊清單檔案，藉此更新 StatefulSet。 這項功能在您需要對 StatefulSet 進行各種變更時非常實用，例如在調整資源配置或指定新版應用程式時。

注意： 如要使用 kubectl apply 更新資源，該資源必須是使用 kubectl apply 或 kubectl create --save-config 建立。

如要更新 StatefulSet，請執行下列指令：

kubectl apply -f STATEFULSET_FILE

將 STATEFULSET_FILE 替換為更新後的資訊清單檔案。

kubectl apply 指令會將資訊清單檔案套用至資源。如果指定的資源不存在，則這個指令會建立該資源。

如要進一步瞭解 kubectl apply，請參閱kubectl參考文件。

控制台

如要編輯 StatefulSet 的使用中設定，請執行下列步驟：

1. 前往 Google Cloud 控制台的「Workloads」(工作負載) 頁面。

   前往「Workloads」(工作負載)

2. 在工作負載清單中，按一下要修改的 StatefulSet 名稱。

3. 按一下「Edit」(編輯)。

4. 視需要變更 YAML 設定。

5. 按一下 [儲存]。

注意： 雖然可以指定不同的 PersistentVolume，但無法更新現有的 PersistentVolume 資源。

檢查更新推出作業

執行下列指令，檢查 StatefulSet 的推出作業：

kubectl rollout status statefulset STATEFULSET_NAME

如要查看 StatefulSet 的推出記錄，請執行下列指令：

kubectl rollout history statefulset STATEFULSET_NAME

如要復原推出作業，請執行下列指令：

kubectl rollout undo statefulset STATEFULSET_NAME

更新策略

StatefulSet 的 updateStrategy 欄位可讓您設定及停用容器、標籤、資源要求、限制和註解的自動滾動式更新，適用於 StatefulSet 中的 Pod。

如要進一步瞭解 StatefulSet 的更新策略，請參閱 Kubernetes 說明文件。

調整 StatefulSet 的資源配置

kubectl

您隨時可以使用 kubectl scale 指令，調整 StatefulSet 的規模。

如要手動調整 StatefulSet 的資源配置，請執行下列指令：

kubectl scale statefulset STATEFULSET_NAME --replicas NUMBER_OF_REPLICAS

將 NUMBER_OF_REPLICAS 替換為所需的 Pod 副本數量。

控制台

如要調整 StatefulSet 的資源配置，請執行下列步驟：

1. 前往 Google Cloud 控制台的「Workloads」(工作負載) 頁面。

   前往「Workloads」(工作負載)

2. 在工作負載清單中，按一下要修改的 StatefulSet 名稱。

3. 依序點選「動作」>「規模」>「編輯備用資源」。

4. 輸入 StatefulSet 的新「副本」數量。

5. 按一下 [Scale] (擴充)。

刪除 StatefulSet

kubectl

如要刪除 StatefulSet，請執行下列指令：

kubectl delete statefulset STATEFULSET_NAME

主控台

如要刪除 StatefulSet，請執行下列步驟：

1. 前往 Google Cloud 控制台的「Workloads」(工作負載) 頁面。

   前往「Workloads」(工作負載)

2. 在工作負載清單中，選取要刪除的一或多個 StatefulSet。

3. 按一下「刪除」圖示 。

4. 當系統提示時，按一下「Delete」(刪除)。

後續步驟

• 瞭解如何在 GKE 上部署高可用性 MySQL 叢集
• 瞭解如何部署無狀態的應用程式。
• 參加教學課程，瞭解如何升級執行有狀態工作負載的叢集。