Deployment di un'applicazione stateful

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 con stato è un database o un archivio chiave-valore in cui i dati vengono salvati e recuperati da altre applicazioni.

L'archiviazione permanente può essere provisionata dinamicamente, in modo che i volumi sottostanti vengano creati on demand. In Kubernetes, configuri il provisioning dinamico creando un oggetto StorageClass. In GKE, un oggetto StorageClass predefinito consente di eseguire il provisioning dinamico dei dischi permanenti di Compute Engine.

Kubernetes utilizza il controller StatefulSet 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 da dove 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 sull'archiviazione permanente nei cluster multizona e regionali.

Prima di iniziare

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

  • Attiva l'API Google Kubernetes Engine.
    • Attiva l'API Google Kubernetes Engine
  • Se vuoi utilizzare Google Cloud CLI per questa attività, installala e poi inizializzala. Se hai già installato gcloud CLI, scarica l'ultima versione eseguendo gcloud components update.
  • Assicurati che l'applicazione containerizzata sia archiviata in un registro delle immagini, ad esempio Artifact Registry.

Puoi seguire la guida rapida per attivare 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 StatefulSet riceve il proprio oggetto PersistentVolumeClaim.

Puoi anche utilizzare un disco preesistente in un StatefulSet.

Creazione di un oggetto StatefulSet

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

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 conserva le scritture apportate agli oggetti attivi 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:
      app: APP_NAME
  serviceName: "SERVICE_NAME"
  replicas: 3
  updateStrategy:
    type: RollingUpdate
  template:
    metadata:
      labels:
        app: APP_NAME
    spec:
      containers:
      - name: CONTAINER_NAME
        image: ...
        ports:
        - containerPort: 80
          name: PORT_NAME
        volumeMounts:
        - name: PVC_NAME
          mountPath: ...
  volumeClaimTemplates:
  - metadata:
      name: PVC_NAME
      annotations:
        ...
    spec:
      accessModes: [ "ReadWriteOnce" ]
      resources:
        requests:
          storage: 1Gi

Sostituisci quanto segue:

  • STATEFULSET_NAME: il nome di StatefulSet.
  • SERVICE_NAME: il nome del servizio.
  • APP_NAME: il nome dell'applicazione eseguita nei pod.
  • CONTAINER_NAME: il nome dei container nei pod.
  • PORT_NAME: il nome della porta aperta da StatefulSet.
  • PVC_NAME: il nome di PersistentVolumeClaim.

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 una StorageClass perché la StorageClass predefinita 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:
  name: STORAGECLASS_NAME
parameters:
  type: pd-standard
  fstype: NTFS
provisioner: kubernetes.io/gce-pd
reclaimPolicy: Delete
volumeBindingMode: WaitForFirstConsumer

Il seguente manifest 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 vengano 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:
      app: APP_NAME
  template:
    metadata:
      labels:
        app: APP_NAME
      name: CONTAINER_NAME
    spec:
      nodeSelector:
        kubernetes.io/os: windows
      containers:
      - name: CONTAINER_NAME
        image: ...
        ports:
        - containerPort: 80
          name: PORT_NAME
        volumeMounts:
        - name: PVC_NAME
          mountPath: C:\mnt\state
  volumeClaimTemplates:
  - metadata:
      name: PVC_NAME
    spec:
      storageClassName: STORAGECLASS_NAME
      accessModes: [ "ReadWriteOnce" ]
      resources:
        requests:
          storage: 1Gi

Sostituisci quanto segue:

  • APP_NAME: il nome dell'applicazione eseguita nei pod.
  • STATEFULSET_NAME: il nome di StatefulSet.
  • CONTAINER_NAME: il nome dei container nei pod.
  • PORT_NAME: il nome della porta aperta da StatefulSet.
  • PVC_NAME: il nome di PersistentVolumeClaim.
  • STORAGECLASS_NAME: il nome di StorageClass.

Per creare una risorsa StatefulSet, esegui questo comando 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.

Ispezione di un oggetto StatefulSet

kubectl

Per esaminare lo StatefulSet, esegui questo comando:

kubectl get statefulset STATEFULSET_NAME -o yaml

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

Per elencare i pod creati da StatefulSet, esegui questo comando:

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 questo comando:

kubectl describe statefulset STATEFULSET_NAME

Per ottenere informazioni su un pod specifico, esegui questo comando:

kubectl describe pod POD_NAME

Per elencare gli oggetti PersistentVolumeClaim creati, esegui questo comando:

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 questo comando:

kubectl describe pvc STATEFULSET_NAME-PVC_NAME-0

Per ottenere informazioni su un PersistentVolume specifico, esegui questo comando:

kubectl describe pv PV_NAME

Console

Per esaminare un StatefulSet:

  1. Vai alla pagina Workload nella console Google Cloud .

    Vai a Carichi di lavoro

  2. Nell'elenco dei workload, fai clic sul nome di StatefulSet che vuoi esaminare.

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

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

Aggiornamento di un oggetto StatefulSet

Esistono diversi modi per aggiornare StatefulSet. Il metodo dichiarativo comune è kubectl apply. Per aggiornare 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 console Google Cloud .

Puoi implementare gli 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 StatefulSet applicando un file manifest nuovo o aggiornato. Questo è utile per apportare varie modifiche al tuo StatefulSet, ad esempio durante lo scaling o per specificare una nuova versione dell'applicazione.

Per aggiornare uno StatefulSet, esegui questo comando:

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 saperne di più su kubectl apply, consulta la documentazione di riferimento di kubectl.

Console

Per modificare la configurazione live di uno StatefulSet, segui questi passaggi:

  1. Vai alla pagina Workload nella console Google Cloud .

    Vai a Carichi di lavoro

  2. Nell'elenco dei workload, fai clic sul nome di StatefulSet da modificare.

  3. Fai clic su Modifica.

  4. Modifica il file YAML di configurazione come preferisci.

  5. Fai clic su Salva.

Ispezione dell'implementazione dell'aggiornamento

Per controllare l'implementazione di StatefulSet, esegui questo comando:

kubectl rollout status statefulset STATEFULSET_NAME

Per visualizzare la cronologia dell'implementazione di StatefulSet, esegui questo comando:

kubectl rollout history statefulset STATEFULSET_NAME

Per annullare un'implementazione, esegui questo comando:

kubectl rollout undo statefulset STATEFULSET_NAME

Strategie di aggiornamento

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

Per saperne di più sulle strategie di aggiornamento per StatefulSet, consulta la documentazione di Kubernetes.

Scalabilità di uno StatefulSet

kubectl

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

Per scalare manualmente uno StatefulSet, esegui questo comando:

kubectl scale statefulset STATEFULSET_NAME --replicas NUMBER_OF_REPLICAS

Sostituisci NUMBER_OF_REPLICAS con il numero desiderato di pod replicati.

Console

Per scalare uno StatefulSet:

  1. Vai alla pagina Workload nella console Google Cloud .

    Vai a Carichi di lavoro

  2. Nell'elenco dei workload, fai clic sul nome di StatefulSet da modificare.

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

  4. Inserisci il nuovo numero di repliche per StatefulSet.

  5. Fai clic su Scala.

Eliminazione di un oggetto StatefulSet

kubectl

Per eliminare uno StatefulSet, esegui questo comando:

kubectl delete statefulset STATEFULSET_NAME

Console

Per eliminare un StatefulSet:

  1. Vai alla pagina Workload nella console Google Cloud .

    Vai a Carichi di lavoro

  2. Nell'elenco dei workload, 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