انتقل إلى المحتوى الرئيسي

الفصل 7.1 - StatefulSets المتعمق

أهداف التعلم​

في نهاية هذا الفصل، ستكون قادرًا على:

  • فهم StatefulSets بعمق
  • نشر قواعد البيانات باستخدام StatefulSets
  • إدارة التوسع والتحديثات
  • فهم الحاويات التمهيدية في StatefulSets
  • تنفيذ النسخ المتماثل الرئيسي-التابع
  • إدارة النصاب القانوني وانتخاب القائد

مقدمة​

تعتبر StatefulSets أساسية للتطبيقات ذات الحالة. يعمق هذا الفصل في المفاهيم ويقدم حالات استخدام متقدمة.

بنية StatefulSet​

المكونات​

مثال: قاعدة بيانات PostgreSQL​

الخطوة 1: خدمة بدون رأس​

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: postgres
spec:
  clusterIP: None
  selector:
    app: postgres
  ports:
  - port: 5432
    name: postgres

الخطوة 2: ConfigMap للتكوين​

apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
  name: postgres-config
data:
  postgresql.conf: |
    max_connections = 200
    shared_buffers = 256MB
    effective_cache_size = 1GB

الخطوة 3: Secret للاعتمادات​

apiVersion: v1
kind: Secret
metadata:
  name: postgres-secret
type: Opaque
data:
  postgres-password: cG9zdGdyZXM=  # base64
  replication-password: cmVwbGljYXRpb24=  # base64

الخطوة 4: StatefulSet​

apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
  name: postgres
spec:
  serviceName: postgres
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: postgres
  template:
    metadata:
      labels:
        app: postgres
    spec:
      initContainers:
      - name: init-postgres
        image: postgres:14
        command:
        - /bin/bash
        - -c
        - |
          set -e
          if [[ $HOSTNAME == "postgres-0" ]]; then
            echo "Initializing primary database..."
          else
            echo "Waiting for primary to be ready..."
            until pg_isready -h postgres-0.postgres; do
              sleep 1
            done
          fi
        env:
        - name: PGHOST
          value: postgres-0.postgres
      containers:
      - name: postgres
        image: postgres:14
        env:
        - name: POSTGRES_PASSWORD
          valueFrom:
            secretKeyRef:
              name: postgres-secret
              key: postgres-password
        - name: PGDATA
          value: /var/lib/postgresql/data/pgdata
        ports:
        - containerPort: 5432
          name: postgres
        volumeMounts:
        - name: postgres-data
          mountPath: /var/lib/postgresql/data
        - name: postgres-config
          mountPath: /etc/postgresql
      volumes:
      - name: postgres-config
        configMap:
          name: postgres-config
  volumeClaimTemplates:
  - metadata:
      name: postgres-data
    spec:
      accessModes: [ "ReadWriteOnce" ]
      storageClassName: "fast-ssd"
      resources:
        requests:
          storage: 50Gi

الحاويات التمهيدية​

تعمل الحاويات التمهيدية قبل الحاويات الرئيسية ويمكنها:

  • تهيئة قاعدة البيانات
  • انتظار جاهزية الخدمات الأخرى
  • إعداد البيئة
  • التحقق من التبعيات

مثال:

spec:
  template:
    spec:
      initContainers:
      - name: wait-for-db
        image: busybox:1.35
        command:
        - sh
        - -c
        - |
          until nc -z postgres-0.postgres 5432; do
            echo "Waiting for database..."
            sleep 2
          done
      containers:
      - name: app
        image: my-app:1.0

النسخ المتماثل الرئيسي-التابع​

البنية​

التكوين:

spec:
  template:
    spec:
      containers:
      - name: postgres
        env:
        - name: POSTGRES_REPLICATION_MODE
          value: "master"  # لـ postgres-0
        - name: POSTGRES_MASTER_HOST
          value: "postgres-0.postgres"  # لـ postgres-1, postgres-2

النصاب القانوني وانتخاب القائد​

للتطبيقات التي تتطلب نصابًا قانونيًا (مثل etcd، Consul):

apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
  name: etcd
spec:
  serviceName: etcd
  replicas: 3  # النصاب: (3/2) + 1 = 2
  template:
    spec:
      containers:
      - name: etcd
        image: quay.io/coreos/etcd:v3.5.0
        env:
        - name: ETCD_NAME
          valueFrom:
            fieldRef:
              fieldPath: metadata.name
        - name: ETCD_INITIAL_CLUSTER
          value: "etcd-0=http://etcd-0.etcd:2380,etcd-1=http://etcd-1.etcd:2380,etcd-2=http://etcd-2.etcd:2380"

النصاب القانوني: (N/2) + 1، حيث N = عدد النسخ

التوسع​

التوسع لأعلى​

kubectl scale statefulset postgres --replicas=5

العملية:

  1. إنشاء postgres-3
  2. انتظار جاهزية postgres-3
  3. إنشاء postgres-4
  4. انتظار جاهزية postgres-4

التوسع لأسفل​

kubectl scale statefulset postgres --replicas=2

العملية:

  1. حذف postgres-4 (الأخير)
  2. انتظار انتهاء postgres-4
  3. حذف postgres-3
  4. انتظار انتهاء postgres-3

مهم: بالنسبة لقواعد البيانات، تأكد من حفظ البيانات قبل التوسع لأسفل.

التحديثات​

التحديث المتداول​

spec:
  updateStrategy:
    type: RollingUpdate
    rollingUpdate:
      partition: 0  # تحديث جميع الـ Pods

العملية:

  1. تحديث postgres-2 (الأخير)
  2. تحديث postgres-1
  3. تحديث postgres-0 (الأول)

تحديث جزئي (Canary)​

spec:
  updateStrategy:
    type: RollingUpdate
    rollingUpdate:
      partition: 2  # الاحتفاظ بـ postgres-0 و postgres-1 على الإصدار القديم

النتيجة: فقط postgres-2 يتم تحديثه.

الأوامر المفيدة​

الإدارة​

# عرض StatefulSets
kubectl get statefulset
kubectl get sts

# التفاصيل
kubectl describe statefulset postgres

# عرض الـ Pods
kubectl get pods -l app=postgres

# سجلات Pod محدد
kubectl logs postgres-0

التوسع​

# التوسع لأعلى
kubectl scale statefulset postgres --replicas=5

# التوسع لأسفل
kubectl scale statefulset postgres --replicas=2

التحديثات​

# تحديث الصورة
kubectl set image statefulset/postgres postgres=postgres:15

# عرض حالة التحديث
kubectl rollout status statefulset/postgres

# التراجع
kubectl rollout undo statefulset/postgres

الممارسات الجيدة​

1. النسخ الاحتياطي المنتظم​

إعداد النسخ الاحتياطي التلقائي للأحجام.

2. المراقبة​

مراقبة حالة كل Pod ومقاييس الأداء.

3. النصاب القانوني المناسب​

استخدام عدد فردي من النسخ لتجنب التعادلات.

4. الحاويات التمهيدية​

استخدام الحاويات التمهيدية للتهيئة والتحقق.

5. خدمة بدون رأس​

دائمًا إنشاء خدمة بدون رأس لاكتشاف DNS.

الملخص​

في هذا الفصل، تعلمت:

StatefulSets المتعمق: التطبيقات ذات الحالة مع هويات ثابتة
قواعد البيانات: نشر PostgreSQL مع النسخ المتماثل
الحاويات التمهيدية: التهيئة قبل الحاويات الرئيسية
النسخ المتماثل: تكوين الرئيسي-التابع
النصاب القانوني: الحساب والتكوين للتطبيقات الموزعة
التوسع: ترتيب مضمون (تصاعدي/تنازلي)
التحديثات: RollingUpdate وتحديثات جزئية
الممارسات الجيدة: النسخ الاحتياطي، المراقبة، النصاب القانوني

الخطوات التالية​

الفصل 7.2: DaemonSets
الفصل 7.3: Jobs
الفصل 7.4: CronJobs

الفصل تم إنشاؤه في: ديسمبر 2024