Kubernetes（K8s）学习笔记（第十四期）：集群存储与有状态应用（下篇）：StatefulSet 有状态应用管理

Kubernetes（K8s）学习笔记（第十四期）：集群存储与有状态应用（下篇）：StatefulSet 有状态应用管理

本笔记为 Kubernetes 系列第十四期，聚焦有状态应用的管理。涵盖：StatefulSet 核心特性、Headless Service 与固定 DNS、PVC 模板自动创建存储、Nginx/etcd/Redis/MySQL 集群部署实践。所有命令和 YAML 示例均已经过整理和注释。全文约 4700 字 ，包含 16 个 YAML 示例 、55+ 命令示例 和 12 张对比表格，是 Kubernetes 有状态应用管理的完整指南。
知识衔接：

Kubernetes（K8s）学习笔记（第十三期）：集群存储与有状态应用（上篇）：动态卷供应------StorageClass + Provisioner

更多kubernetes系列知识：kubernetes从入门到进阶

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--- Compiled and Authored by Whisky --- July 4 th, 2026

目录

1. 引子：从"无状态"到"有状态"
2. 无状态 vs 有状态应用
3. StatefulSet 核心特性
4. StatefulSet vs Deployment 对比
5. 实验一：部署 Nginx 集群
6. 实验二：部署 etcd 集群
7. 实验三：部署 Redis 集群（主从 + 哨兵）
8. 实验四：部署 MySQL 集群（主从同步）
9. StatefulSet 更新策略
10. StatefulSet Pod 管理
11. 总结与知识点一览表

引子：从"无状态"到"有状态"

在前三期（ResourceQuota + LimitRange、HPA、动态卷供应）中，我们完成了集群资源管理和存储供应的基础建设。现在，我们面临一个更重要的问题：如何管理有状态应用？

在 Kubernetes 中，Deployment 是管理无状态应用的利器------所有 Pod 完全相同，可以随意扩缩容、滚动更新、重启重建，无需担心数据丢失或身份变化。但现实世界中，大多数应用都是有状态的：

• 数据库：每个节点有独立的存储，主从身份不能混淆
• 分布式中间件：每个节点有固定的网络标识，集群需要按顺序启动
• 消息队列：节点间需要稳定的通信地址

这些应用需要：

• 固定的网络标识：Pod 重启后 IP 会变化，但 hostname 必须保持不变
• 独立的持久化存储：每个 Pod 有自己的数据卷，不能共享
• 有序的启动和停止：主节点先启动，从节点后启动；缩容时从后往前删除

StatefulSet 正是为这些需求而设计的。

一句话概括本期：StatefulSet 让有状态应用在 Kubernetes 上跑得像无状态应用一样丝滑------固定身份、稳定存储、有序操作，三大特性缺一不可。

一、无状态 vs 有状态应用

1.1 核心区别

维度	无状态应用（Stateless）	有状态应用（Stateful）
核心特征	不保存任何请求/会话数据，每次请求独立	依赖持久化的会话/数据，请求间有依赖关系
数据存储	数据仅在请求期间存在，不落地	数据需持久化，依赖固定存储
实例一致性	所有实例完全相同，可随意扩缩容/替换	实例有身份（如编号），启动/扩缩容有顺序要求
网络标识	共享 IP/域名，无固定网络标识	有固定网络标识（如 Headless Service + DNS）
典型应用	Web 服务、API 网关、静态页面	数据库、Redis、ZooKeeper、Kafka

1.2 为什么无状态应用优先推荐？

无状态应用是云原生的最佳实践：

• 实例可随意替换，故障自愈能力强
• 扩缩容无需等待数据迁移，秒级完成
• 滚动更新简单，无需考虑顺序

最佳实践：尽可能将应用拆分为"无状态业务层 + 有状态数据层"，既提升扩展能力，又保障数据安全。

二、StatefulSet 核心特性

2.1 三大核心特性

特性	说明
固定身份标识	每个 Pod 拥有唯一的序号（从 0 开始递增），hostname 固定为「StatefulSet 名称-序号」
有序操作	部署/扩容按 0→N-1 顺序创建；缩容/删除按 N-1→0 逆序删除；更新按 N-1→0 逆序滚动
稳定存储	通过 PVC 模板为每个 Pod 自动创建独立的 PVC，Pod 重建后自动复用原 PVC

2.2 固定网络标识

StatefulSet 必须关联一个 Headless Service（ClusterIP: None），为每个 Pod 提供固定的 DNS 解析：

<statefulset-name>-<ordinal>.<service-name>.<namespace>.svc.cluster.local

示例 ：StatefulSet nginx，Service nginx，Namespace default

• nginx-0.nginx.default.svc.cluster.local
• nginx-1.nginx.default.svc.cluster.local
• nginx-2.nginx.default.svc.cluster.local

Pod 名称的稳定来源：

StatefulSet 中 Pod 的名称由两部分组成：<statefulset-name>-<ordinal>。这个名称是稳定且可预测的，不随 Pod 重启或重建而改变。

• ordinal 从 0 开始递增，永不重复
• Pod 重建后，ordinal 保持不变
• 通过 metadata.name 字段，Pod 可以获取自己的名称

环境变量获取 Pod 名称：

env:
- name: POD_NAME
  valueFrom:
    fieldRef:
      fieldPath: metadata.name

2.3 有序操作详解

操作	顺序	说明
创建/扩容	0 → 1 → 2 ...	前一个 Pod 必须处于 Running 和 Ready 状态，才会创建下一个
删除/缩容	... → 2 → 1 → 0	前一个 Pod 彻底删除后，才会删除下一个
滚动更新	... → 2 → 1 → 0	默认从最后一个序号开始更新（逆序）

为什么需要有序操作？

有状态应用通常有启动依赖关系：

• 主节点（ordinal=0）必须先启动，初始化集群
• 从节点（ordinal>0）依赖主节点的网络地址加入集群
• 如果无序启动，从节点可能无法找到主节点

StatefulSet 的有序操作保证了：

1. 启动顺序：确保集群先有"主人"，再有"随从"
2. 终止顺序：缩容时先删除"随从"，再删除"主人"，避免数据丢失
3. 更新顺序：从最后一个节点开始更新，保持集群最小可用性

2.4 稳定存储

PVC 模板（volumeClaimTemplates）：

• 为每个 Pod 自动创建独立的 PVC
• PVC 命名格式：<template-name>-<statefulset-name>-<ordinal>
• Pod 删除后，PVC 和 PV 仍然保留，数据不丢失
• Pod 重建后自动复用原 PVC

示例 ：StatefulSet nginx，PVC 模板 nginx-data

• nginx-data-nginx-0
• nginx-data-nginx-1
• nginx-data-nginx-2

重要 ：删除 StatefulSet 时，PVC 不会自动删除。如需清理数据，需要手动删除 PVC。

三、StatefulSet vs Deployment 对比

控制器	StatefulSet	Deployment
适用场景	有状态应用（数据库、分布式集群、消息队列）	无状态应用（Web 服务、API 接口、静态服务）
网络	Headless Service（固定 DNS 解析）	ClusterIP/LoadBalancer（共享 IP）
存储	必须 PVC + PV（固定存储卷绑定）	可选 PVC（无数据持久化要求）
扩缩容	按实例编号顺序扩缩容（如从 0→1→2）	无顺序，瞬间完成
更新策略	有序更新（如从最后一个实例开始）	滚动更新/重建，无顺序
重启/重建	实例重启后需恢复原有数据/身份	实例重启后无影响

四、实验一：部署 Nginx 集群

需求：部署 3 节点 Nginx 集群，实现数据持久化、固定网络标识、有序部署。

4.1 环境准备

root@master30:~# kubectl create ns statefulset
root@master30:~# kubectl config set-context --current --namespace statefulset

4.2 创建 Headless Service

root@master30:~# cat > nginx-service.yaml <<'EOF'
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx
  namespace: statefulset
spec:
  clusterIP: None
  selector:
    app: nginx
  ports:
  - port: 80
    targetPort: 80
    name: nginx-port
EOF

root@master30:~# kubectl apply -f nginx-service.yaml
root@master30:~# kubectl get svc
NAME    TYPE        CLUSTER-IP   EXTERNAL-IP   PORT(S)   AGE
nginx   ClusterIP   None         <none>        80/TCP    5s

4.3 创建 StatefulSet

root@master30:~# cat > nginx-statefulset.yaml <<'EOF'
apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
  name: nginx
  namespace: statefulset
spec:
  serviceName: nginx
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:latest
        ports:
        - containerPort: 80
        volumeMounts:
        - name: nginx-data
          mountPath: /usr/share/nginx/html
  volumeClaimTemplates:
  - metadata:
      name: nginx-data
    spec:
      accessModes: [ "ReadWriteOnce" ]
      storageClassName: "nfs-storage"   # 使用上一期部署的 NFS Provisioner
      resources:
        requests:
          storage: 10Gi
EOF

root@master30:~# kubectl apply -f nginx-statefulset.yaml

4.4 观察 Pod 创建顺序

root@master30:~# kubectl get pods -w
NAME       READY   STATUS    RESTARTS   AGE
nginx-0    1/1     Running   0          10s
nginx-1    1/1     Running   0          30s
nginx-2    1/1     Running   0          50s

关键观察 ：Pod 按 nginx-0 → nginx-1 → nginx-2 顺序创建，每个 Pod 间隔约 20 秒。

4.5 验证 PVC

root@master30:~# kubectl get pvc
NAME                 STATUS   VOLUME                                     CAPACITY
nginx-data-nginx-0   Bound    pvc-8eb06bf1-a5de-4e94-bf83-514941f73c9f   10Gi
nginx-data-nginx-1   Bound    pvc-e853eccd-8060-4326-8c45-0b88c34a3d97   10Gi
nginx-data-nginx-2   Bound    pvc-27d944f7-1e62-4352-9023-3874e6867ef9   10Gi

4.6 验证固定 DNS

root@master30:~# kubectl run test --image=nginx -it -- bash
root@test:/# curl nginx-0.nginx
nginx-data-nginx-0
root@test:/# curl nginx-1.nginx
nginx-data-nginx-1
root@test:/# curl nginx-2.nginx
nginx-data-nginx-2

4.7 验证数据持久化

# 删除 nginx-2
root@master30:~# kubectl delete pod nginx-2

# 等待重新创建
root@master30:~# kubectl get pods
NAME       READY   STATUS    RESTARTS   AGE
nginx-0    1/1     Running   0          10m
nginx-1    1/1     Running   0          10m
nginx-2    1/1     Running   0          8s

# 验证数据仍然存在
root@master30:~# kubectl exec test -- curl nginx-2.nginx
nginx-data-nginx-2

4.8 实验小结

• StatefulSet 保证 Pod 按序号从 0 到 N-1 顺序创建
• 每个 Pod 获得独立的 PVC，数据持久化
• Pod 重建后 DNS 名称不变，数据不丢失
• Headless Service 为每个 Pod 提供固定 DNS 解析

4.9 清理环境

root@master30:~# kubectl delete sts nginx
root@master30:~# kubectl delete svc nginx
root@master30:~# kubectl delete pvc nginx-data-nginx-{0..2}

五、实验二：部署 etcd 集群

需求：部署 3 节点 etcd 集群，实现数据持久化、固定网络标识、集群自动组网。

5.1 准备 NFS 存储

root@master30:~# mkdir -m 777 -p /shares/etcd/data-{0..2}
root@master30:~# systemctl restart nfs-server.service

5.2 创建 Headless Service

root@master30:~# cat > etcd-service.yaml <<'EOF'
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: etcd
  namespace: statefulset
spec:
  clusterIP: None
  selector:
    app: etcd
  ports:
  - port: 2379
    name: client
  - port: 2380
    name: peer
EOF

root@master30:~# kubectl apply -f etcd-service.yaml

5.3 创建 PV（静态方式）

root@master30:~# cat > etcd-pv.yaml <<'EOF'
apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: etcd-pv-0
spec:
  capacity:
    storage: 10Gi
  accessModes:
  - ReadWriteOnce
  persistentVolumeReclaimPolicy: Retain
  storageClassName: etcd-storage
  nfs:
    server: 10.1.8.30
    path: /shares/etcd/data-0
---
apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: etcd-pv-1
spec:
  capacity:
    storage: 10Gi
  accessModes:
  - ReadWriteOnce
  persistentVolumeReclaimPolicy: Retain
  storageClassName: etcd-storage
  nfs:
    server: 10.1.8.30
    path: /shares/etcd/data-1
---
apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: etcd-pv-2
spec:
  capacity:
    storage: 10Gi
  accessModes:
  - ReadWriteOnce
  persistentVolumeReclaimPolicy: Retain
  storageClassName: etcd-storage
  nfs:
    server: 10.1.8.30
    path: /shares/etcd/data-2
EOF

root@master30:~# kubectl apply -f etcd-pv.yaml

提示：生产环境建议使用动态卷供应（StorageClass），而非手动创建 PV。

5.4 创建 StatefulSet

root@master30:~# cat > etcd-statefulset.yaml <<'EOF'
apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
  name: etcd
  namespace: statefulset
spec:
  serviceName: etcd
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: etcd
  template:
    metadata:
      labels:
        app: etcd
    spec:
      containers:
      - name: etcd
        image: registry.aliyuncs.com/google_containers/etcd:3.5.10-0
        command:
        - /usr/local/bin/etcd
        ports:
        - containerPort: 2379
          name: client
        - containerPort: 2380
          name: peer
        env:
        - name: ETCD_NAME
          valueFrom:
            fieldRef:
              fieldPath: metadata.name
        - name: ETCD_DATA_DIR
          value: /var/lib/etcd
        - name: ETCD_INITIAL_ADVERTISE_PEER_URLS
          value: "http://$(ETCD_NAME).etcd.statefulset.svc.cluster.local:2380"
        - name: ETCD_LISTEN_PEER_URLS
          value: "http://0.0.0.0:2380"
        - name: ETCD_LISTEN_CLIENT_URLS
          value: "http://0.0.0.0:2379"
        - name: ETCD_ADVERTISE_CLIENT_URLS
          value: "http://$(ETCD_NAME).etcd.statefulset.svc.cluster.local:2379"
        - name: ETCD_INITIAL_CLUSTER
          value: "etcd-0=http://etcd-0.etcd.statefulset.svc.cluster.local:2380,etcd-1=http://etcd-1.etcd.statefulset.svc.cluster.local:2380,etcd-2=http://etcd-2.etcd.statefulset.svc.cluster.local:2380"
        - name: ETCD_INITIAL_CLUSTER_TOKEN
          value: "etcd-token"
        - name: ETCD_INITIAL_CLUSTER_STATE
          value: "new"
        volumeMounts:
        - name: etcd-data
          mountPath: /var/lib/etcd
        resources:
          requests:
            cpu: 100m
            memory: 256Mi
  volumeClaimTemplates:
  - metadata:
      name: etcd-data
    spec:
      accessModes: [ "ReadWriteOnce" ]
      storageClassName: "etcd-storage"
      resources:
        requests:
          storage: 10Gi
EOF

root@master30:~# kubectl apply -f etcd-statefulset.yaml

5.5 验证 etcd 集群状态

root@master30:~# kubectl exec etcd-0 -- etcdctl member list
8747632212a8465, started, etcd-2, http://etcd-2.etcd.statefulset.svc.cluster.local:2380, http://etcd-2.etcd.statefulset.svc.cluster.local:2379, false
881e7c876792f042, started, etcd-0, http://etcd-0.etcd.statefulset.svc.cluster.local:2380, http://etcd-0.etcd.statefulset.svc.cluster.local:2379, false
b6d311da39fc1138, started, etcd-1, http://etcd-1.etcd.statefulset.svc.cluster.local:2380, http://etcd-1.etcd.statefulset.svc.cluster.local:2379, false

5.6 验证数据持久化

# 写入数据
root@master30:~# kubectl exec etcd-0 -- etcdctl put /users/user1/name laowang

# 删除 etcd-2
root@master30:~# kubectl delete pod etcd-2

# 等待重建后验证
root@master30:~# kubectl exec etcd-2 -- etcdctl get /users/user1/name
/users/user1/name
laowang

5.7 实验小结

• etcd 集群通过 StatefulSet 实现了固定网络标识
• 每个 etcd 节点通过 ${ETCD_NAME} 环境变量获取自己的名称
• ETCD_INITIAL_CLUSTER 使用固定的 DNS 名称，实现集群自动组网
• 删除 Pod 后数据不丢失（PVC 保留）

5.8 清理环境

root@master30:~# kubectl delete sts etcd
root@master30:~# kubectl delete svc etcd
root@master30:~# kubectl delete pvc etcd-data-etcd-{0..2}
root@master30:~# kubectl delete pv etcd-pv-{0..2}

六、实验三：部署 Redis 集群（主从 + 哨兵）

需求：部署 3 节点 Redis 集群（1 主 2 从），实现固定网络标识、数据持久化、哨兵高可用。

6.1 准备 NFS 存储

root@master30:~# mkdir -m 777 -p /shares/redis/data-{0..2}
root@master30:~# systemctl restart nfs-server.service

6.2 创建 Headless Service

root@master30:~# cat > redis-service.yaml <<'EOF'
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: redis
  namespace: statefulset
spec:
  clusterIP: None
  selector:
    app: redis
  ports:
  - port: 6379
    name: redis
  - port: 26379
    name: sentinel
EOF

root@master30:~# kubectl apply -f redis-service.yaml

6.3 创建 PV

root@master30:~# cat > redis-pv.yaml <<'EOF'
apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: redis-pv-0
spec:
  capacity:
    storage: 10Gi
  accessModes:
  - ReadWriteOnce
  persistentVolumeReclaimPolicy: Retain
  storageClassName: redis-storage
  nfs:
    server: 10.1.8.30
    path: /shares/redis/data-0
---
apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: redis-pv-1
spec:
  capacity:
    storage: 10Gi
  accessModes:
  - ReadWriteOnce
  persistentVolumeReclaimPolicy: Retain
  storageClassName: redis-storage
  nfs:
    server: 10.1.8.30
    path: /shares/redis/data-1
---
apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: redis-pv-2
spec:
  capacity:
    storage: 10Gi
  accessModes:
  - ReadWriteOnce
  persistentVolumeReclaimPolicy: Retain
  storageClassName: redis-storage
  nfs:
    server: 10.1.8.30
    path: /shares/redis/data-2
EOF

root@master30:~# kubectl apply -f redis-pv.yaml

6.4 创建 StatefulSet

root@master30:~# cat > redis-statefulset.yaml <<'EOF'
apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
  name: redis
  namespace: statefulset
spec:
  serviceName: redis
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: redis
  template:
    metadata:
      labels:
        app: redis
    spec:
      containers:
      - name: redis
        image: redis:7.0-alpine
        ports:
        - containerPort: 6379
          name: redis
        - containerPort: 26379
          name: sentinel
        command: ["/bin/sh", "-c"]
        args:
        - |
          NODE_ID=$(hostname | awk -F'-' '{print $2}')
          cat > /data/redis.conf << EOF
          bind 0.0.0.0
          protected-mode no
          port 6379
          dir /data
          appendonly yes
          requirepass "redis123"
          masterauth "redis123"
          EOF
          if [ "$NODE_ID" != "0" ]; then
            echo "replicaof redis-0.redis.statefulset.svc.cluster.local 6379" >> /data/redis.conf
          fi
          redis-server /data/redis.conf &
          until nslookup redis-0.redis.statefulset.svc.cluster.local; do
            echo "Waiting for DNS resolution..."
            sleep 2
          done
          cat > /data/sentinel.conf << EOF
          bind 0.0.0.0
          protected-mode no
          port 26379
          sentinel resolve-hostnames yes
          sentinel announce-hostnames yes
          sentinel monitor mymaster redis-0.redis.statefulset.svc.cluster.local 6379 2
          sentinel auth-pass mymaster redis123
          sentinel down-after-milliseconds mymaster 5000
          sentinel failover-timeout mymaster 10000
          EOF
          redis-sentinel /data/sentinel.conf
        volumeMounts:
        - name: redis-data
          mountPath: /data
  volumeClaimTemplates:
  - metadata:
      name: redis-data
    spec:
      accessModes: [ "ReadWriteOnce" ]
      storageClassName: "redis-storage"
      resources:
        requests:
          storage: 10Gi
EOF

root@master30:~# kubectl apply -f redis-statefulset.yaml

6.5 验证主从状态

root@master30:~# kubectl exec redis-0 -- redis-cli -a redis123 info replication
Warning: Using a password with '-a' option may not be safe.
# Replication
role:master
connected_slaves:2
slave0:ip=10.224.113.181,port=6379,state=online,lag=1
slave1:ip=10.224.19.24,port=6379,state=online,lag=1

6.6 验证哨兵状态

root@master30:~# kubectl exec redis-0 -- redis-cli -p 26379 sentinel master mymaster
 1) "name"
 2) "mymaster"
 3) "ip"
 4) "redis-0.redis.statefulset.svc.cluster.local"
 5) "port"
 6) "6379"

6.7 实验小结

• 使用 hostname | awk -F'-' '{print $2}' 获取 Pod 序号，决定主从角色
• redis-0 固定为主节点，其他节点为从节点
• 哨兵配置 sentinel monitor mymaster redis-0.redis.statefulset.svc.cluster.local 6379 2 监控主节点
• sentinel resolve-hostnames yes 启用 hostname 解析，确保哨兵能通过 DNS 名称找到主节点

6.8 清理环境

root@master30:~# kubectl delete sts redis
root@master30:~# kubectl delete svc redis
root@master30:~# kubectl delete pvc redis-data-redis-{0..2}
root@master30:~# kubectl delete pv redis-pv-{0..2}

七、实验四：部署 MySQL 集群（主从同步）

需求：部署 2 节点 MySQL 集群（1 主 1 从），实现数据持久化、固定网络标识、主从自动同步。

7.1 准备 NFS 存储

root@master30:~# mkdir -m 777 -p /shares/mysql/data-{0,1}
root@master30:~# systemctl restart nfs-server.service

7.2 创建 Headless Service

root@master30:~# cat > mysql-service.yaml <<'EOF'
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: mysql
  namespace: statefulset
spec:
  clusterIP: None
  selector:
    app: mysql
  ports:
  - port: 3306
    targetPort: 3306
    name: mysql-port
EOF

root@master30:~# kubectl apply -f mysql-service.yaml

7.3 创建 PV

root@master30:~# cat > mysql-pv.yaml <<'EOF'
apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: mysql-pv-0
spec:
  capacity:
    storage: 10Gi
  accessModes:
  - ReadWriteOnce
  persistentVolumeReclaimPolicy: Retain
  storageClassName: mysql-storage
  nfs:
    server: 10.1.8.30
    path: /shares/mysql/data-0
---
apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: mysql-pv-1
spec:
  capacity:
    storage: 10Gi
  accessModes:
  - ReadWriteOnce
  persistentVolumeReclaimPolicy: Retain
  storageClassName: mysql-storage
  nfs:
    server: 10.1.8.30
    path: /shares/mysql/data-1
EOF

root@master30:~# kubectl apply -f mysql-pv.yaml

7.4 创建 StatefulSet

root@master30:~# cat > mysql-statefulset.yaml <<'EOF'
apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
  name: mysql
  namespace: statefulset
spec:
  serviceName: mysql
  replicas: 2
  selector:
    matchLabels:
      app: mysql
  template:
    metadata:
      labels:
        app: mysql
    spec:
      containers:
      - name: mysql
        image: mysql:5.7
        ports:
        - containerPort: 3306
          name: mysql
        env:
        - name: MYSQL_ROOT_PASSWORD
          value: "123456"
        volumeMounts:
        - name: mysql-data
          mountPath: /var/lib/mysql
  volumeClaimTemplates:
  - metadata:
      name: mysql-data
    spec:
      accessModes: [ "ReadWriteOnce" ]
      storageClassName: "mysql-storage"
      resources:
        requests:
          storage: 10Gi
EOF

root@master30:~# kubectl apply -f mysql-statefulset.yaml

7.5 验证 Pod 域名解析

root@master30:~# kubectl run test-pod --image=busybox -- sleep 3600
root@master30:~# kubectl exec test-pod -- ping -c2 mysql-1.mysql
PING mysql-1.mysql (10.224.113.148): 56 data bytes
64 bytes from 10.224.113.148: seq=0 ttl=62 time=1.586 ms

7.6 验证数据持久化

# 创建数据库
root@master30:~# kubectl exec -it mysql-1 -- mysql -u root -p123456 -e 'create database wordpress;'

# 删除 mysql-1
root@master30:~# kubectl delete pod mysql-1

# 等待重建后验证数据
root@master30:~# kubectl exec -it mysql-1 -- mysql -u root -p123456 -e 'show databases;'
+--------------------+
| Database           |
+--------------------+
| information_schema |
| mysql              |
| performance_schema |
| sys                |
| wordpress          |
+--------------------+

7.7 实验小结

• MySQL 主从同步需要额外配置，本实验主要演示 StatefulSet 的数据持久化能力
• 删除 Pod 后数据不丢失，验证了 PVC 的持久化效果
• 固定 DNS 名称使主从配置更为稳定

7.8 清理环境

root@master30:~# kubectl delete sts mysql
root@master30:~# kubectl delete svc mysql
root@master30:~# kubectl delete pvc mysql-data-mysql-{0..1}
root@master30:~# kubectl delete pv mysql-pv-{0..1}

八、StatefulSet 更新策略

8.1 更新策略类型

策略	行为	适用场景
RollingUpdate（默认）	从最后一个序号开始逆序滚动更新	大多数场景
OnDelete	只有手动删除 Pod 时才更新	需要完全控制更新节奏

8.2 配置更新策略

apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
  name: web
spec:
  updateStrategy:
    type: RollingUpdate
    rollingUpdate:
      partition: 2   # 只更新序号 >= 2 的 Pod

partition 参数：

• 用于金丝雀发布或灰度更新
• 序号 >= partition 的 Pod 会更新
• 序号 < partition 的 Pod 保持不变

九、StatefulSet Pod 管理

9.1 Pod 替换

# 删除指定 Pod（会触发重建，且数据保留）
kubectl delete pod <pod-name>

9.2 获取 Pod 状态

kubectl get sts
kubectl get pods -l app=<label>
kubectl describe sts <name>

9.3 扩缩容

# 扩容
kubectl scale sts <name> --replicas=5

# 缩容（从最大序号开始删除）
kubectl scale sts <name> --replicas=2

十、总结与知识点一览表

10.1 StatefulSet 核心特性总结

特性	说明	关键配置
固定身份	每个 Pod 有唯一序号和固定 hostname	Headless Service + serviceName
有序操作	创建/更新按顺序，缩容逆序	由 StatefulSet 控制器自动保证
稳定存储	每个 Pod 独立 PVC，删除后保留	volumeClaimTemplates
固定 DNS	Pod 可通过 <name>.<service>.<ns>.svc.cluster.local 访问	Headless Service

10.2 StatefulSet vs Deployment 对比

控制器	StatefulSet	Deployment
适用场景	有状态应用	无状态应用
网络	Headless Service（固定 DNS）	ClusterIP/LoadBalancer（共享 IP）
存储	必须 PVC + PV	可选 PVC
扩缩容	有序（0→1→2）	无序
更新策略	有序更新（逆序）	滚动更新

10.3 各实验对比

实验	应用	Pod 数量	主要特点
实验一	Nginx	3	演示基础 StatefulSet 特性
实验二	etcd	3	集群自动组网，固定 DNS
实验三	Redis	3	主从 + 哨兵高可用
实验四	MySQL	2	数据持久化验证

10.4 常用命令速查

操作	命令
创建 StatefulSet	kubectl apply -f sts.yaml
查看 StatefulSet	kubectl get sts
查看 StatefulSet 详情	kubectl describe sts <name>
查看 Pod 顺序	kubectl get pods -w
查看 PVC	kubectl get pvc
扩缩容 StatefulSet	kubectl scale sts <name> --replicas=<n>
删除 StatefulSet	kubectl delete sts <name>

10.5 常见错误排查

错误	原因	解决方法
Pod 一直 Pending	PVC 无法绑定或节点资源不足	检查 PV 状态和节点资源
创建顺序异常	Headless Service 未正确配置	确认 clusterIP: None
数据丢失	PVC 被误删	使用 Retain 回收策略
DNS 解析失败	Service 名称不匹配	确认 serviceName 与 Service 名称一致
主从同步失败	网络不通或配置错误	检查 Pod 间网络连通性

10.6 生产环境最佳实践

实践	说明
使用动态卷供应	避免手动创建 PV，使用 StorageClass 自动管理
设置资源限制	为有状态应用配置合理的 CPU/内存请求和限制
合理设置副本数	生产环境至少 3 节点（满足 etcd/Redis 多数派要求）
定期备份数据	有状态应用的数据是关键资产，需定期备份
使用 Retain 回收策略	防止误删 PVC 导致数据丢失
配置 PodDisruptionBudget	保护有状态应用不被同时驱逐

笔记完结说明：至此，Kubernetes 系列笔记（第一期至第十四期）已全部完成，覆盖从基础架构、集群部署、容器管理、网络策略、调度管理、资源管理、存储管理到有状态应用的全链路内容。建议读者按照"先理解架构 → 动手部署集群 → 掌握日常运维 → 进阶存储与有状态应用"的路径循序渐进地学习。如有后续进阶内容（如服务网格 Istio、Kubernetes 安全策略、GitOps 持续部署等），可根据需要继续扩展。感谢学习！
--- Compiled and Authored by Whisky --- July 4 th, 2026