Kubernetes StatefulSet 是一种用于管理有状态应用的资源对象，可以在 Kubernetes 集群上极其方便地运行一系列有状态的服务。在使用 StatefulSet 的时候，管理员可能会关心它的副本数的设置，因为这会影响到我们应用的可用性和负载均衡。本文将介绍这个问题所涉及到的一些考虑和最佳实践，提供指导，让读者能够有效地管理 StatefulSet 的副本。
为什么重要
Kubernetes 作为一种自愈的平台，已经为我们的应用程序提供了许多解决方案。然而，对于有状态的应用程序，Kubernetes 只提供了一个资源类型来与有状态应用程序进行交互——即 StatefulSet 资源。与前面的 Deployment、DaemonSet 资源不同，StatefulSet 资源的核心目标是以有序的方式运行有状态的应用程序。而这就要涉及到副本数的处理。
在设计 StatefulSet 副本数时，必须考虑以下关键因素：
应用程序的性质：有状态的应用程序需要考虑的因素比无状态的应用程序要多得多。考虑到 StatefulSet 负责运行有状态的应用程序，因此必须了解应用程序和其如何处理客户端请求。例如，某些应用程序只能通过 IP 地址访问；其他应用程序可能需要数据共享，尝试执行脚本等等。考虑这些因素有助于确定副本数。
负载均衡的处理：StatefulSet 负责管理有状态应用程序的有序运行。这也意味着副本可以有自己的身份，例如它们的网络身份可以通过 Pod Name 或 DNS 来定义。这也可能影响负载均衡处理，并进一步影响副本设置。此外，在设置副本数时，还需要考虑负载均衡算法和如何处理故障。
资源限制：Kubernetes 集群上的资源是有限的。在设计 StatefulSet 的副本数时，必须考虑到可用资源和负载。这有助于避免出现严重的资源瓶颈。
下面深入这些内容。
有状态应用程序的特性
在设计 StatefulSet 的副本数时，我们必须首先考虑应用程序的性质。对于有状态的应用程序，可能有以下几类性质：
依赖关系
依赖关系是有状态应用程序的关键因素。例如，一个 MySQL 数据库是一个典型的有状态应用程序。此时，在设计 StatefulSet 的副本数时，必须考虑到这些“有人有地方”，以确保可用性。如果一旦某个 MySQL 副本离线，就会出现数据不同步或者数据不可用的情况。
负载均衡
在有状态应用程序中实现负载均衡并不容易。这往往需要更多的考虑和改进，以避免任何数据丢失。例如，一个 Kafka 集群具有分区和备份的特征，这意味着在确定副本数时，需要考虑到如何处理负载均衡，确保数据不会丢失。
副本之间共享状态持久性，这会影响负载均衡。在处理副本之间的负载均衡时，必须考虑到他们之间的相似性。例如，在分区生产者和消费者之间如何实现流控制，我们必须考虑到数据处理速度以及持久性存储的瓶颈。
数据共享
电话本、Redis 和 ElasticSearch 这类应用程序会进行数据存储。通常这是持久化的数据，这些数据会被共享并可能被多个副本共同修改。在进行副本数量设置时，要考虑到这个问题，为每个副本提供相同的“状态视图”。
网络连接
在处理多台有状态应用程序的网络连接时，不同的应用程序有不同的要求。对于一些应用程序，它们的网络连接必须使用 IP 地址访问；而对于 DNS 来说，必须在应用程序以“Pod Name”标识时使用。因此，在设计 StatefulSet 的副本数时，必须考虑到这个问题，确保应用程序之间发生通信时不会出现问题。
负载均衡处理方式
在设计 StatefulSet 的副本数时，实现负载均衡处理方式是非常重要的。Kubernetes 集群中有两种基本的负载均衡方式：
Round Robin
Round Robin 负载均衡是在每个请求中按照固定的顺序发送流量的负载均衡方式。这种方式需要明确地确保每个副本的状态都是相同的。如果它们之间负载和状态不相同，那么这种负载均衡方式可能会导致请求的丢失或延迟。
Least Connection
最少连接（Least Connection）是一种负载均衡方式，其中新的请求始终发送到一个具有最少活动连接数的副本。这种方式在负载均衡时可以始终保持数据相互同步，简单且不易犯错，对于处理大型工作负载非常有用。
资源的限制
在设计 StatefulSet 的副本数时，简单考虑负载均衡和所有的复制是不够的。相反，必须考虑到在 Kubernetes 集群上运行 StatefulSet 的可用资源和负载。一般在进行资源限制时，应该理解并确定 StatefulSet 资源的其它方面。在下面的示例代码中，可以看到一些初始化和限制的技巧，以确保对 Kubernetes 集群可用资源的明智使用。
----------- -------
----- -----------
---------
----- -------
-----
------------ ---------
--------- -
---------
------------
---- -------
---------
---------
-------
---- -------
-----
-----------
- ----- -------
------ -------------------
----------
-------
---- -
------- ---在这个 YAML 格式的示例中，我们将 StatefulSet 的副本数设置为 4，并通过资源限制确保 Kubernetes 集群的使用不会超出资源限制。还可以预设其他默认参数，例如服务名称和标签选择器，以更好地控制 initContainers 和管理任务。
结论
在设计 StatefulSet 的副本数时，必须考虑应用程序的性质、负载均衡处理方式和资源限制。最佳实践是首先了解服务的不同特性，然后再确定其副本数设定，使容器之间复制的状态得到平衡，同时保持高可用性和负载均衡。最后，考虑在代码中进行资源预设和限制，以提高 Kubernetes 集群的使用效率。
来源：JavaScript中文网 ，转载请注明来源 本文地址：https://www.javascriptcn.com/post/6731f9060bc820c5823b71c4