Hướng dẫn chi tiết về StatefulSets trong Kubernetes cho người mới bắt đầu

StatefulSets là một trong những đối tượng API quan trọng trong Kubernetes, được thiết kế đặc biệt để quản lý các ứng dụng có trạng thái. Nếu bạn là người mới bắt đầu tìm hiểu về Kubernetes và đang muốn khám phá cách sử dụng StatefulSets, bài viết này sẽ cung cấp cho bạn những thông tin hữu ích và ví dụ cụ thể.

Giới thiệu về Kubernetes và StatefulSets

Trước khi đi vào chi tiết về StatefulSets, chúng ta cần hiểu rõ về Kubernetes. Kubernetes là một nền tảng mã nguồn mở mạnh mẽ giúp tự động hóa việc triển khai, mở rộng và quản lý các ứng dụng container. Trong bối cảnh này, StatefulSets đóng vai trò quan trọng trong việc quản lý các ứng dụng có trạng thái.

Các loại ứng dụng trong Kubernetes

Trong Kubernetes, có hai loại ứng dụng chính mà chúng ta thường gặp:

1. Ứng dụng trạng thái (Stateful applications)
2. Ứng dụng không trạng thái (Stateless applications)

Để triển khai các ứng dụng này, chúng ta có hai phương pháp chính:

• Deployment: thường dùng cho ứng dụng không trạng thái.
• StatefulSets: dùng cho ứng dụng có trạng thái, nơi việc quản lý trạng thái dữ liệu là cần thiết.

Ứng dụng trạng thái là gì?

Ứng dụng trạng thái là những ứng dụng lưu giữ thông tin hoặc dữ liệu liên tục. Đặc điểm nổi bật của chúng là khả năng quản lý dữ liệu giữa các tương tác. Khi một ứng dụng trạng thái nhận yêu cầu, nó thường phải dựa vào trạng thái trước đó để thực hiện các thao tác, ví dụ như cập nhật hoặc truy xuất dữ liệu.

Ứng dụng không trạng thái là gì?

Ngược lại, ứng dụng không trạng thái không lưu giữ bất kỳ dữ liệu nào giữa các yêu cầu. Mỗi yêu cầu được coi là độc lập và không phụ thuộc vào các tương tác trước đó. Do đó, ứng dụng không trạng thái có khả năng mở rộng tốt và dễ quản lý hơn. Chúng thường được triển khai thông qua các thành phần Deployment.

StatefulSets và cách hoạt động của chúng

StatefulSets cung cấp cho bạn khả năng quản lý việc triển khai và mở rộng quy mô của các Pods ứng dụng trạng thái một cách hiệu quả. Các StatefulSets giữ cho các Pods có định danh liên tục và ổn định, giúp đảm bảo sự nhất quán trong cách chúng tương tác với nhau và với cơ sở dữ liệu.

Ví dụ về StatefulSet như sau:

apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
  name: web
spec:
  serviceName: "nginx"
  replicas: 4
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: registry.k8s.io/nginx-slim:0.8
        ports:
        - containerPort: 80
          name: web
        volumeMounts:
        - name: www
          mountPath: /usr/share/nginx/html
  volumeClaimTemplates:
  - metadata:
      name: www
    spec:
      accessModes: [ "ReadWriteOnce" ]
      resources:
        requests:
          storage: 1Gi

Khi nào nên sử dụng StatefulSets?

Bạn nên sử dụng StatefulSets khi triển khai các ứng dụng trạng thái mà yêu cầu định danh mạng ổn định, bộ nhớ liên tục và cần được triển khai theo thứ tự ổn định. Những ứng dụng này bao gồm các cơ sở dữ liệu, hệ thống lưu trữ key-value và các hàng đợi nhắn tin.

Cách tạo StatefulSet trong Kubernetes

Dưới đây là hướng dẫn từng bước để tạo một StatefulSet với ứng dụng Nginx:

1. Tạo tệp StatefulSet

Tạo một tệp với tên example-statefulset.yaml.

2. Điền nội dung vào tệp StatefulSet

apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
  name: gfg-example-statefulset
  annotations:
    description: "This is an example statefulset"
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  serviceName: "gfg-example-service"
  replicas: 3
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx
        ports:
        - containerPort: 80
          name: web
        volumeMounts:
        - name: www
          mountPath: /usr/share/nginx/html
      volumes:
      - name: www
        persistentVolumeClaim:
          claimName: myclaim

3. Tạo dịch vụ cho ứng dụng StatefulSet

Tạo dịch vụ trong tệp example-service.yaml:

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: gfg-example-service
spec:
  ports:
  - port: 80
    name: web
  clusterIP: None
  selector:
    app: nginx

4. Tạo PersistentVolumeClaim

Tạo PersistentVolumeClaim trong tệp example-persistentVolumeClaim.yaml:

apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: myclaim
spec:
  accessModes:
    - ReadWriteMany
  resources:
    requests:
      storage: 8Gi

5. Áp dụng các tệp cấu hình

Sử dụng lệnh sau để tạo StatefulSet:

kubectl create -f example-statefulset.yaml

Để tạo dịch vụ:

kubectl apply -f example-service.yaml

Để kiểm tra pods và dịch vụ:

kubectl get pods
kubectl get services

Một số thao tác với StatefulSets

Thông qua các lệnh sau, bạn có thể quản lý StatefulSets của mình:

• Thêm StatefulSet: kubectl create -f [tên tệp StatefulSet]
• Xóa StatefulSet: kubectl delete statefulset [tên]
• Chỉnh sửa StatefulSet: kubectl edit statefulset [tên]
• Mở rộng số bản sao: kubectl scale statefulset [tên] --replicas=[số bản sao]

Test khả năng mở rộng

Bạn có thể mở rộng số lượng pods bằng lệnh:

kubectl scale statefulset gfg-example-statefulset --replicas=6

Để thu nhỏ lại:

kubectl scale statefulset gfg-example-statefulset --replicas=3

Cách hoạt động của ứng dụng có trạng thái

Trong các ứng dụng có trạng thái như MySQL, sự đồng bộ giữa các Pods là rất quan trọng để đảm bảo tính nhất quán dữ liệu. Một pod chính thường chịu trách nhiệm ghi dữ liệu, trong khi các pod phụ chỉ đọc dữ liệu. Mỗi pod lưu trữ thông tin và trạng thái riêng, đảm bảo rằng dữ liệu không bị mất ngay cả khi xảy ra sự cố.

Kết luận

Bài viết đã cung cấp cái nhìn tổng quan và hướng dẫn chi tiết về cách sử dụng StatefulSets trong Kubernetes. Bạn đã tìm hiểu về sự khác biệt giữa các ứng dụng trạng thái và không trạng thái, cùng với cách để tạo, mở rộng và quản lý StatefulSets. Hy vọng rằng những thông tin này sẽ giúp bạn trong việc phát triển và triển khai ứng dụng trong môi trường Kubernetes.
source: viblo