Implementeren, schalen en monitoren van een stateful-applicatie

Introductie tot Kubernetes

Frank Heilmann

Platform Architect and Freelance Instructor

Recap stateless apps

Korte recap: stateless apps komen overeen met "Deployments" in Kubernetes
Gebruik je als elke Pod precies dezelfde taken heeft
Stateful apps hebben Pods die bij elkaar horen in een set, maar aan verschillende taken en data kunnen werken
Veel van wat we leerden over Deployments geldt ook voor StatefulSets

Stateful applicaties

Stateful apps:
- algemeen concept
- passen goed bij Kubernetes
- slaan state op
Bij onderbreking of stop kan een nieuwe replica (Pod) de opgeslagen state lezen en doorgaan vanaf die state

Voorbeeld:
- Een database-backend (bijv. PostgreSQL) levert data aan een frontend met 3 Pods.
- Telkens wanneer we data updaten via een Pod, moet die data worden gepersisteerd
- Als een Pod stopt, wordt een nieuwe gemaakt die de opgeslagen state moet oppakken

Kubernetes StatefulSets

Stateful apps vertaal je naar "Kubernetes StatefulSets"
Een voorbeeldmanifest bevat dezelfde secties als:
- apiVersion, kind, metadata, spec, template
replicas bepaalt het aantal Pods in de StatefulSet
Meer over selector later

apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
  name: <deployment name>
  labels:
    app: <a label for the application>
spec:
  replicas: <number of initial replicas>
  selector:
    matchLabels:
      app: <matches the label above>
  template:
    metadata:
      labels:
        app: <label to be given to each pod>
    spec:
      containers:
      - name: <container name>
        image: <the image to be used>
        ports:
        - containerPort: <ports for networking>

Deployen naar een Kubernetes-cluster

StatefulSet wordt vergelijkbaar gedeployed als Deployments: kubectl apply -f <manifest.yml>
Na deployen wordt een StatefulSet anders aangemaakt dan een Deployment:
- Pods worden één voor één gemaakt, niet allemaal tegelijk zoals bij een Deployment
- Pods krijgen voorspelbare namen zoals pod-0, pod-1, pod-2, etc.
Dit betekent: in tegenstelling tot Pods van een Deployment hebben Pods van een StatefulSet een identiteit en state
Daardoor kunnen verschillende Pods in een StatefulSet met verschillende identiteit verschillende rollen hebben

Een StatefulSet schalen

Net als Deployments kun je StatefulSets opschalen of afschalen:
- Pas het aantal replicas aan in de manifest en apply opnieuw,
- Of gebruik het commando kubectl scale statefulsets ...
Bij opschalen worden nieuwe Pods één voor één gemaakt:
- bijv. pod-0, pod-1, pod-2, eerst pod-3, daarna pod-4 wordt toegevoegd
Bij afschalen worden laatst gemaakte Pods eerst verwijderd:
- bijv. eerst pod-4, dan pod-3

Een StatefulSet monitoren

Net als bij Deployments laat monitoring je reageren op problemen zoals storingen, piekbelasting of ontbrekende storage
Hier gebruiken we kubectl voor basis-monitoring

Typische commando’s: hetzelfde als bij Deployments
Voorbeeld 1: kubectl get pods toont alle pods in een StatefulSet met hun huidige status
Voorbeeld 2: kubectl get services toont alle services die een StatefulSet kan gebruiken

Laten we oefenen!

Introductie tot Kubernetes