K8s中 statefulset 和deployment的区别

在 Kubernetes 中，StatefulSet 和 Deployment 是两种管理 Pod 的控制器，它们的主要区别在于 状态管理 和 Pod 的标识。以下是详细对比：

1. 功能定位

Deployment

• 用途：用于 无状态应用 的部署，例如 Web 服务、API 服务等。
• 特点：
  • 每个 Pod 是完全独立的，没有严格的顺序或唯一性要求。
  • 适用于场景：服务是无状态的，多个副本的实例可以随时替换、扩缩。

StatefulSet

• 用途：用于 有状态应用 的部署，例如数据库、分布式缓存、分布式文件系统等。
• 特点：
  • 提供对 Pod 顺序启动、停止 的控制。
  • 为每个 Pod 分配一个固定的标识（Stable Identity）。
  • 适用于场景：应用需要持久化数据或对实例的顺序、标识有严格要求。

2. Pod 标识和命名

Deployment

• 每个 Pod 都是无状态的，没有固定的名称或标识。
• 如果 Pod 被删除，一个新 Pod 会创建，且新 Pod 的名称不同。
• 示例：nginx-abcdef123（随机生成的后缀）。

StatefulSet

• 每个 Pod 都有固定的名称和编号（Stable Identity）。
• 即使 Pod 被删除，重新创建后仍然保持相同的名称。
• 示例：nginx-0, nginx-1, nginx-2。

3. 存储卷管理

Deployment

• 默认使用临时存储（ephemeral storage），Pod 重启后数据会丢失。
• 如果需要持久化存储，需要手动配置 PersistentVolume（PV）和 PersistentVolumeClaim（PVC）。

StatefulSet

• 每个 Pod 都会拥有自己的持久化存储（Persistent Volume），并且存储卷与 Pod 的标识绑定。
• 如果 Pod 被删除或重建，其关联的存储卷不会被删除，数据可以恢复。

4. Pod 的启动顺序

Deployment

• Pod 的启动顺序无关紧要，Kubernetes 会尽快启动所有 Pod，彼此之间没有依赖关系。

StatefulSet

• Pod 的启动是 有序 的：
  • 顺序启动：Pod-0 -> Pod-1 -> Pod-2...
  • 顺序删除：Pod-N -> Pod-(N-1) -> ...
  • 对于某些应用程序（如主从数据库），这种顺序启动/停止特性是必需的。

5. 更新机制

Deployment

• 支持 滚动更新，即逐步替换旧 Pod，直到所有 Pod 更新完成。
• 更新速度可以通过 maxSurge 和 maxUnavailable 参数控制。

StatefulSet

• 同样支持滚动更新，但默认是 逐个更新（按照 Pod 的编号顺序）。
• 需要确保新的 Pod 启动后，旧的 Pod 才会更新。

6. 应用场景

7. 示例对比

Deployment 示例

用于无状态 Web 服务：

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx-deployment
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:1.21
        ports:
        - containerPort: 80

• 部署后会创建 3 个副本 Pod，例如：nginx-xyz12, nginx-abc34, nginx-uvw56。

StatefulSet 示例

用于有状态服务（如 Redis）：

apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
  name: redis
spec:
  serviceName: "redis"
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: redis
  template:
    metadata:
      labels:
        app: redis
    spec:
      containers:
      - name: redis
        image: redis:6.2
        ports:
        - containerPort: 6379
  volumeClaimTemplates:
  - metadata:
      name: redis-data
    spec:
      accessModes: ["ReadWriteOnce"]
      resources:
        requests:
          storage: 1Gi

• 部署后会创建 Pod：
  • redis-0, redis-1, redis-2
  • 每个 Pod 绑定自己的存储卷 redis-data-redis-0, redis-data-redis-1。

8. 选择哪种控制器？

使用 Deployment 的场景

• 无状态服务，例如：
  • Web 应用
  • API 网关
  • 任务处理服务

使用 StatefulSet 的场景

• 有状态服务，例如：
  • 数据库（MySQL、PostgreSQL、MongoDB 等）
  • 分布式存储（Cassandra、HDFS 等）
  • 缓存服务（Redis、ZooKeeper、Kafka 等）

总结

• Deployment 是通用的控制器，适合大多数无状态应用场景。
• StatefulSet 则为有状态服务提供独特的支持，例如持久化存储和固定标识。
• 根据应用是否需要持久化存储、顺序启动/停止、固定 Pod 标识来选择适合的控制器。