Chapitre 6.4 - StatefulSets et Stockage Persistant

Objectifs d'Apprentissage

À la fin de ce chapitre, vous serez capable de:

• Comprendre les StatefulSets et leurs caractéristiques
• Déployer des applications stateful avec stockage persistant
• Comprendre les identités stables des Pods
• Utiliser volumeClaimTemplates
• Comprendre les différences avec Deployments
• Gérer le scaling ordonné

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Introduction

Les Deployments sont parfaits pour les applications stateless (sans état). Pour les applications stateful (avec état) comme les bases de données, vous avez besoin de StatefulSets.

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Qu'est-ce qu'un StatefulSet?

Un StatefulSet gère les déploiements et le scaling d'un ensemble de Pods avec:

• Identités stables: Noms de Pods prévisibles (web-0, web-1, web-2)
• Stockage persistant: Chaque Pod a son propre volume
• Ordre garanti: Déploiement et scaling ordonné
• Service headless: Service sans ClusterIP pour la découverte DNS

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Caractéristiques Principales

1. Identités Stables

Noms des Pods:

• web-0
• web-1
• web-2

Avantages:

• Identité stable même après redémarrage
• DNS stable pour la découverte de service
• Stockage lié à l'identité

2. Stockage Persistant Individuel

Chaque Pod a son propre volume persistant créé via volumeClaimTemplates.

3. Ordre Garanti

Déploiement: Ordre croissant (0, 1, 2)
Suppression: Ordre décroissant (2, 1, 0)
Scaling: Ordonné

4. Service Headless

Un service headless (sans ClusterIP) permet la découverte DNS stable.

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: web-service
spec:
  clusterIP: None  # Headless service
  selector:
    app: web
  ports:
  - port: 80

DNS:

• web-0.web-service.default.svc.cluster.local
• web-1.web-service.default.svc.cluster.local
• web-2.web-service.default.svc.cluster.local

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Exemple Complet

Étape 1: Créer le Service Headless

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

Étape 2: Créer le StatefulSet

apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
  name: web-statefulset
spec:
  serviceName: "web-service"  # Doit correspondre au service headless
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: web
  template:
    metadata:
      labels:
        app: web
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:1.20
        ports:
        - containerPort: 80
          name: http
        volumeMounts:
        - name: www
          mountPath: /usr/share/nginx/html
  volumeClaimTemplates:
  - metadata:
      name: www
    spec:
      accessModes: [ "ReadWriteOnce" ]
      storageClassName: "fast-ssd"
      resources:
        requests:
          storage: 10Gi

Résultat:

• 3 Pods: web-0, web-1, web-2
• 3 PVCs: www-web-0, www-web-1, www-web-2
• Chaque Pod a son propre volume

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VolumeClaimTemplates

Les volumeClaimTemplates créent automatiquement un PVC pour chaque Pod.

Caractéristiques:

• Création automatique de PVCs
• Nom: {template-name}-{pod-name}
• Chaque Pod a son propre PVC
• PVCs supprimés seulement si le Pod est supprimé

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Différences: Deployment vs StatefulSet

Caractéristique	Deployment	StatefulSet
Identité	Aléatoire (random-abc123)	Stable (web-0, web-1)
Stockage	Partagé ou éphémère	Individuel persistant
Scaling	Aléatoire	Ordre garanti
Service	ClusterIP normal	Headless (DNS)
Cas d'usage	Stateless apps	Stateful apps (DB, etc.)
Redémarrage	Nouveau nom	Même nom

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Cas d'Usage

1. Bases de Données

apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
  name: postgres
spec:
  serviceName: postgres
  replicas: 3
  template:
    spec:
      containers:
      - name: postgres
        image: postgres:14
        env:
        - name: PGDATA
          value: /var/lib/postgresql/data/pgdata
        volumeMounts:
        - name: postgres-data
          mountPath: /var/lib/postgresql/data
  volumeClaimTemplates:
  - metadata:
      name: postgres-data
    spec:
      accessModes: [ "ReadWriteOnce" ]
      storageClassName: "fast-ssd"
      resources:
        requests:
          storage: 50Gi

2. Applications avec État

• Systèmes de fichiers distribués
• Caches avec données persistantes
• Applications avec identités stables

3. Services Requérant un Ordre

• Réplication maître-esclave
• Applications avec quorum
• Services avec élection de leader

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Scaling

Scaling Up

kubectl scale statefulset web-statefulset --replicas=5

Résultat: Crée web-3 puis web-4 dans l'ordre.

Scaling Down

kubectl scale statefulset web-statefulset --replicas=2

Résultat: Supprime web-2 puis web-1 dans l'ordre décroissant.

Important: Les PVCs ne sont pas supprimés automatiquement. Supprimez-les manuellement si nécessaire.

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Mises à Jour

Rolling Update

spec:
  updateStrategy:
    type: RollingUpdate
  template:
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:1.21  # Nouvelle version

Processus:

1. Mise à jour de web-2 (dernier)
2. Mise à jour de web-1
3. Mise à jour de web-0 (premier)

OnDelete

spec:
  updateStrategy:
    type: OnDelete

Processus: Mise à jour seulement quand un Pod est supprimé manuellement.

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Commandes Utiles

Créer et Gérer

# Créer un StatefulSet
kubectl apply -f statefulset.yaml

# Voir les StatefulSets
kubectl get statefulset
kubectl get sts

# Voir les Pods
kubectl get pods -l app=web

# Détails
kubectl describe statefulset web-statefulset

Scaling

# Augmenter les replicas
kubectl scale statefulset web-statefulset --replicas=5

# Réduire les replicas
kubectl scale statefulset web-statefulset --replicas=2

Voir les Volumes

# Voir les PVCs créés
kubectl get pvc

# Voir les détails
kubectl describe pvc www-web-0

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Bonnes Pratiques

1. Utiliser pour Applications Stateful

StatefulSets seulement pour applications avec état. Utilisez Deployments pour stateless.

2. Service Headless Requis

Toujours créer un service headless pour la découverte DNS.

3. Stockage Approprié

Choisir le bon access mode (RWO pour bases de données).

4. Sauvegardes

Mettre en place des sauvegardes régulières des volumes.

5. Monitoring

Surveiller l'état et les performances de chaque Pod.

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Résumé

Dans ce chapitre, vous avez appris:

StatefulSet: Gère les applications stateful avec identités stables
Caractéristiques: Noms prévisibles, volumes individuels, ordre garanti, service headless
volumeClaimTemplates: Création automatique de PVCs par Pod
Cas d'usage: Bases de données, applications avec état, services ordonnés
Différences: Identité stable vs aléatoire, stockage individuel vs partagé
Scaling: Ordre garanti (croissant pour up, décroissant pour down)
Mises à jour: RollingUpdate (inverse) ou OnDelete

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Prochaines Étapes

Module 7: Workloads Avancés (StatefulSets approfondi, DaemonSets, Jobs)
Lab 6.4: StatefulSet avec Stockage Persistant

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Chapitre créé le: Décembre 2024