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些儲存庫，並從中擷取資料。
永久儲存空間可以動態佈建，因此基礎磁碟區會視需求建立。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，無論排程在哪裡，都會保留這個 ID。
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，請確認您已執行下列工作：
- 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件中的指令。
- 確認容器化應用程式儲存在映像檔存放區，例如 Artifact Registry。
您可以按照快速入門導覽課程的指示，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
應用程式可以透過 PersistentVolumeClaim 要求永久儲存空間。
一般來說，除了建立 Pod 之外，您還必須建立 PersistentVolumeClaim 物件。不過，StatefulSet 物件包含 volumeClaimTemplates 陣列，會自動產生 PersistentVolumeClaim 物件。每個 StatefulSet 副本都有自己的 PersistentVolumeClaim 物件。
動態拓撲繫結
建立使用可用區 PersistentVolume 的 StatefulSet 時，最佳做法是使用 volumeBindingMode: WaitForFirstConsumer 欄位值組合設定 StorageClass 定義。這項設定可確保系統延遲佈建磁碟區，直到 Pod 排定至可用區中運算容量充足的健康節點。如果使用預設的立即繫結，Pod 的磁碟區可能會在 Pod 排定前，鎖定至運算能力不足的可用區，導致 Pod 陷入 Pending 狀態。
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，以便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。這個範例 StatefulSet 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
使用具有 Windows Server 節點集區的叢集時，您必須建立 StorageClass，因為預設 StorageClass 會使用 ext4 做為檔案系統類型，而這僅適用於 Linux 容器。如果您使用的是 Compute Engine 永久磁碟，則必須使用 NTFS 做為檔案儲存空間類型，如以下範例所示：
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)。
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：
前往 Google Cloud 控制台的「Workloads」(工作負載) 頁面。
在工作負載清單中，按一下要檢查的 StatefulSet 名稱。
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。
- 按一下「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，
kubectl apply 是常見的宣告式方法。如要直接從殼層或偏好的編輯器更新 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後的資訊清單檔案，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，例如調整資源配置或指定新版應用程式。
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：
前往 Google Cloud 控制台的「Workloads」(工作負載) 頁面。
在工作負載清單中，按一下要修改的 StatefulSet 名稱。
按一下「Edit」(編輯)edit。
視需要變更 YAML 設定。
按一下 [儲存]。
檢查更新發佈作業
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 StatefulSet 中 Pod 註解的自動滾動式更新。
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 指令來調度 StatefulSet。
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 替換為所需的複製 Pod 數量。
控制台
如要調整 StatefulSet 的資源配置，請執行下列步驟：
前往 Google Cloud 控制台的「Workloads」(工作負載) 頁面。
在工作負載清單中，按一下要修改的 StatefulSet 名稱。
依序點選 list 「Actions」(動作) >「Scale」(規模) >「Edit replicas」(編輯副本)。
輸入 StatefulSet 的新副本數量。
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：
前往 Google Cloud 控制台的「Workloads」(工作負載) 頁面。
在工作負載清單中，選取一或多個要刪除的 StatefulSet。
按一下「刪除」圖示 delete。
當系統提示時，按一下「Delete」(刪除)。