Bevor wir in die Erklärung eintauchen, werfen wir einen Blick auf unsere Kandidaten:

  • Deployment: Der flinke Nomade von Kubernetes. Perfekt für zustandslose Anwendungen, die nach Belieben hoch- und runtergefahren werden können.
  • StatefulSet: Der akribische Bibliothekar von Kubernetes. Ideal für Anwendungen, die Zustand und Ordnung beibehalten müssen.

Nun, lassen Sie uns tiefer eintauchen und sehen, was jedes dieser Objekte ausmacht.

Deployment: Der zustandslose Superheld

Stellen Sie sich vor, Sie betreiben einen Foodtruck. Sie können ihn überall parken, Kunden bedienen und am Ende des Tages einpacken und nach Hause gehen. Genau das macht ein Deployment in Kubernetes.

Hauptmerkmale von Deployment:

  • Verwaltung zustandsloser Anwendungen
  • Einfaches Hoch- und Runterskalieren
  • Rollende Updates und Rollbacks
  • Keine garantierten Pod-Identitäten

Hier ist ein einfaches Beispiel für ein Deployment:

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:1.14.2
        ports:
        - containerPort: 80

In diesem Beispiel deployen wir drei Replikate eines Nginx-Webservers. Kubernetes ist es egal, welcher Pod welche Anfrage bedient - sie sind alle austauschbar.

Wann Deployment verwenden:

  • Zustandslose Webanwendungen
  • RESTful APIs
  • Microservices ohne Zustandsanforderungen
  • Wenn Sie schnelles horizontales Skalieren benötigen

StatefulSet: Der Zustandsbewahrer

Stellen Sie sich nun vor, Sie betreiben eine Bibliothek statt eines Foodtrucks. Jedes Buch hat seinen Platz, und die Ordnung ist wichtig. Genau das macht ein StatefulSet - es bewahrt Zustand und Ordnung.

Hauptmerkmale von StatefulSet:

  • Stabile, einzigartige Netzwerkidentifikatoren
  • Stabiler, persistenter Speicher
  • Geordnete, reibungslose Bereitstellung und Skalierung
  • Geordnete, automatisierte rollende Updates

Schauen wir uns ein Beispiel für ein StatefulSet an:

apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
  name: web
spec:
  serviceName: "nginx"
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: k8s.gcr.io/nginx-slim:0.8
        ports:
        - containerPort: 80
          name: web
  volumeClaimTemplates:
  - metadata:
      name: www
    spec:
      accessModes: [ "ReadWriteOnce" ]
      resources:
        requests:
          storage: 1Gi

In diesem StatefulSet erhält jeder Pod einen stabilen Hostnamen (web-0, web-1, web-2) und sein eigenes persistentes Volume.

Wann StatefulSet verwenden:

  • Datenbanken (MySQL, PostgreSQL, MongoDB)
  • Verteilte Systeme wie ZooKeeper oder etcd
  • Anwendungen, die stabile Netzwerkidentifikatoren benötigen
  • Apps, die persistenten Speicher benötigen

Der Teufel steckt im Detail: Wichtige Unterschiede

Nachdem wir die Grundlagen behandelt haben, lassen Sie uns die wichtigsten Unterschiede untersuchen, die Ihnen bei der Wahl zwischen StatefulSet und Deployment helfen.

1. Pod-Identität

Deployment: Pods sind austauschbar. Sie erhalten zufällige Namen und können jederzeit ersetzt werden.

StatefulSet: Pods haben eine persistente Identität. Sie werden in Reihenfolge benannt (web-0, web-1, web-2) und behalten diese Identität bei einer Neuterminierung bei.

Denken Sie daran: Wenn Sie einen Datenbank-Cluster betreiben, müssen Sie wissen, welcher Pod der Master und welche die Slaves sind. Hier glänzt StatefulSet.

2. Speicher

Deployment: Verwendet typischerweise flüchtigen Speicher. Wenn ein Pod stirbt, stirbt auch seine Daten.

StatefulSet: Kann PersistentVolumeClaims verwenden, um sicherzustellen, dass Pods ihren Zustand bei einer Neuterminierung beibehalten.

volumeClaimTemplates:
- metadata:
    name: www
  spec:
    accessModes: [ "ReadWriteOnce" ]
    resources:
      requests:
        storage: 1Gi

Dies stellt sicher, dass jeder Pod sein eigenes 1GB-Volume erhält und den Zustand beibehält, selbst wenn der Pod neu terminiert wird.

3. Skalierung und Updates

Deployment: Kann zufällig hoch- und runterskaliert werden. Updates können parallel erfolgen.

StatefulSet: Skaliert in geordneter Reihenfolge hoch und runter. Updates erfolgen nacheinander, in umgekehrter Reihenfolge.

Zum Beispiel, wenn Sie ein StatefulSet von 3 auf 5 Pods skalieren, wird es web-3 erstellen, dann web-4. Beim Herunterskalieren wird es web-4 entfernen, dann web-3.

4. Netzwerkidentität

Deployment: Pods teilen sich einen einzigen Service und haben keine individuellen DNS-Namen.

StatefulSet: Jeder Pod erhält einen stabilen DNS-Namen in der Form: $(podname).$(service name).$(namespace).svc.cluster.local

Dies ermöglicht es anderen Teilen Ihrer Anwendung, zuverlässig mit bestimmten Pods in Ihrem StatefulSet zu kommunizieren.

Weise wählen: StatefulSet oder Deployment?

Nachdem wir sowohl StatefulSet als auch Deployment analysiert haben, wie wählen Sie? Hier ist ein schneller Entscheidungsbaum:

  • Benötigt Ihre App, den Zustand beizubehalten? → StatefulSet
  • Benötigen Sie stabile, einzigartige Netzwerkidentifikatoren? → StatefulSet
  • Ist geordnete Bereitstellung und Skalierung entscheidend? → StatefulSet
  • Betreiben Sie eine zustandslose App? → Deployment
  • Benötigen Sie schnelles, horizontales Skalieren? → Deployment
  • Sind Ihre Pods austauschbar? → Deployment

Die Tücken: Worauf Sie achten sollten

Bevor Sie loslegen und mit dem Deployment beginnen, hier sind einige Dinge, die Sie beachten sollten:

StatefulSet Tücken:

  • Das Löschen eines StatefulSets löscht nicht die zugehörigen Volumes. Sie müssen diese manuell bereinigen.
  • Das Herunterskalieren eines StatefulSets kann schwierig sein, wenn Ihre Anwendung nicht dafür ausgelegt ist.
  • StatefulSets sind komplexer zu verwalten und können für einfache Anwendungen übertrieben sein.

Deployment Tücken:

  • Nicht geeignet für Anwendungen, die stabile Netzwerkidentitäten oder geordnete Bereitstellung benötigen.
  • Kann nicht garantieren, welcher Pod welche Anfrage bearbeitet, was für einige Anwendungen problematisch sein kann.
  • Bietet von Haus aus keinen stabilen Speicher.

Reale Szenarien

Schauen wir uns einige reale Szenarien an, um unser Verständnis zu festigen:

Szenario 1: E-Commerce-Website

Sie deployen eine Node.js-basierte E-Commerce-Website. Sie ist zustandslos und kann horizontal skaliert werden.

Wahl: Deployment

Warum: Die Anwendung ist zustandslos, und Sie können sie basierend auf dem Traffic einfach hoch- oder runterskalieren. Sie benötigen keine stabilen Netzwerkidentitäten oder geordnete Bereitstellung.

Szenario 2: MongoDB-Replikat-Set

Sie richten ein MongoDB-Replikat-Set mit einem primären und zwei sekundären Knoten ein.

Wahl: StatefulSet

Warum: MongoDB benötigt stabile Netzwerkidentitäten und persistenten Speicher. Die Reihenfolge der Bereitstellung ist wichtig (der primäre sollte vor den sekundären hochgefahren werden).

Szenario 3: Redis-Cluster

Sie deployen einen Redis-Cluster für Caching.

Wahl: StatefulSet

Warum: Während Redis zustandslos verwendet werden kann, profitiert ein Cluster-Setup von stabilen Netzwerkidentitäten und geordneter Bereitstellung.

Erweiterte Tipps und Tricks

Jetzt, da Sie ein Profi in StatefulSet und Deployment sind, hier einige fortgeschrittene Tipps, um Ihr Kubernetes-Spiel auf die nächste Stufe zu heben:

1. Verwenden Sie Headless-Services mit StatefulSets

Ein Headless-Service (clusterIP: None) ermöglicht es Ihnen, mit einzelnen Pods in einem StatefulSet zu interagieren:

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

2. Nutzen Sie Rollende Updates in Deployments

Verwenden Sie die Felder maxSurge und maxUnavailable, um Ihre rollenden Updates fein abzustimmen:

spec:
  strategy:
    type: RollingUpdate
    rollingUpdate:
      maxSurge: 25%
      maxUnavailable: 25%

3. Verwenden Sie Init-Container mit StatefulSets

Init-Container können helfen, Ihre zustandsbehafteten Anwendungen korrekt einzurichten:

spec:
  template:
    spec:
      initContainers:
      - name: init-myservice
        image: busybox:1.28
        command: ['sh', '-c', 'until nc -z myservice 80; do echo waiting for myservice; sleep 2; done;']

Zusammenfassung: Der Vergleich zwischen StatefulSet und Deployment

Da haben Sie es - ein tiefer Einblick in die Welt der StatefulSets und Deployments in Kubernetes. Denken Sie daran:

  • Verwenden Sie Deployments für zustandslose Anwendungen, die schnelles Skalieren benötigen und keine Pod-Identität erfordern.
  • Verwenden Sie StatefulSets, wenn Sie stabile Netzwerkidentitäten, geordnete Bereitstellung und Skalierung sowie persistenten Speicher benötigen.

Die Wahl zwischen StatefulSet und Deployment ist nicht eine Frage, welches besser ist - es geht darum, das richtige Werkzeug für die Aufgabe zu wählen. Wie ein geschickter Handwerker weiß ein guter Kubernetes-Entwickler, wann er welches Werkzeug in seinem Werkzeugkasten verwenden sollte.

Gehen Sie nun mit Zuversicht ans Deployment! Und denken Sie daran, in der Welt von Kubernetes gibt es kein zustandsloses Mittagessen. 🍽️