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Kubernetes 1.27: StatefulSet PVC 自动删除(beta)

作者：Matthew Cary (Google)

译者：顾欣 (ICBC)

Kubernetes v1.27 将一种新的策略机制升级到 Beta 阶段，这一策略用于控制 StatefulSets 的 PersistentVolumeClaims（PVCs）的生命周期。 这种新的 PVC 保留策略允许用户指定当删除 StatefulSet 或者缩减 StatefulSet 中的副本时， 是自动删除还是保留从 StatefulSet 规约模板生成的 PVC。

所解决的问题

StatefulSet 规约可以包含 Pod 和 PVC 模板。 当首次创建副本时，Kubernetes 控制平面会为该副本创建一个 PVC （如果不存在）。 在 PVC 保留策略出现之前，控制平面不会清理为 StatefulSets 创建的 PVC， 该任务通常由集群管理员负责，或者通过一些附加的自动化工具来处理。 你需要寻找这些工具，并检查其适用性，然后进行部署。 通常管理 PVC 的常见模式，无论是手动管理还是通过诸如 Helm 等工具进行管理， 都是由负责管理它们的工具跟踪，具有明确的生命周期。 使用 StatefulSets 的工作流必须自行确定由 StatefulSet 创建的 PVC， 并确定其生命周期。

在引入这个新特性之前，当一个由 StatefulSet 管理的副本消失时， 无论是因为 StatefulSet 正在减少其副本数量，还是因为其 StatefulSet 被删除， PVC 及其支持卷仍然存在，必须手动删除。尽管在数据至关重要时这种行为是合适的， 但在许多情况下，这些 PVC 中的持久数据要么是临时的，要么可以从其他来源重建。 在这些情况下，删除 StatefulSet 或副本后仍保留 PVC 及其支持卷是不必要的， 这会产生成本，并且需要手动清理。

新的 StatefulSet PVC 保留策略

新的 StatefulSet PVC 保留策略用于控制是否以及何时删除从 StatefulSet 的 volumeClaimTemplate 创建的 PVC。有两种情况可能需要就此作出决定。

第一种是当删除 StatefulSet 资源时（意味着所有副本也会被删除）。 这时的行为由 whenDeleted 策略控制。第二种场景由 whenScaled 控制， 即当 StatefulSet 缩减规模时，它会移除一部分而不是全部副本。在这两种情况下， 策略可以是 Retain，表示相应的 PVC 不受影响，或者是 Delete，表示 PVC 将被删除。 删除操作是通过普通的对象删除完成的， 这样可以确保对底层 PV 的所有保留策略都得到遵守。

这个策略形成了一个矩阵，包括四种情况。接下来，我将逐一介绍每种情况并给出一个示例。

  • whenDeleted 和 whenScaled 都是 Retain。

    这与现有的 StatefulSets 行为相匹配，所有 PVC 都不会被删除。这也是默认的保留策略。 当 StatefulSet 卷上的数据可能是不可替代的，并且应该仅在手动情况下删除时，这种策略是适当的。

  • whenDeleted 是 Delete，whenScaled 是 Retain。

    在这种情况下，只有在整个 StatefulSet 被删除时，PVC 才会被删除。 如果 StatefulSet 进行缩减操作，PVC 将不会受到影响，这意味着如果缩减后再进行扩展， 并且使用了来自之前副本的任何数据，PVC 可以被重新关联。这种情况适用于临时的 StatefulSet， 例如在 CI 实例或 ETL 流水线中，StatefulSet 上的数据只在其生命周期内需要， 但在任务运行时，数据不容易重建。对于先被缩容后被扩容的副本而言，所有已保留的状态都是需要的。

  • whenDeleted 和 whenScaled 都是 Delete。

    当副本不再需要时，PVC 会立即被删除。需要注意的是， 这不包括当删除一个 Pod 并重新调度一个新版本时的情况， 例如当一个节点被排空并且 Pods 需要迁移到其他地方时。只有在副本不再被需要时， 即通过缩减规模或删除 StatefulSet 时，PVC 才会被删除。 这种情况适用于数据不需要在其副本的生命周期之外存在的情况。也许数据很容易重建， 删除未使用的 PVC 可以节省成本比快速扩展更重要，或者当创建一个新副本时， 来自前一个副本的任何数据都无法使用，必须进行重建。

  • whenDeleted 是 Retain，whenScaled 是 Delete。

    这与前面的情况类似，保留 PVC 以便在扩容时进行快速重用的好处微乎其微。 一个使用这种策略的例子是 Elasticsearch 集群。通常，你会根据需求调整该工作负载的规模， 同时确保有一定数量的副本（例如：3个）一直存在。在缩容时，数据会从被删除的副本迁移走， 保留这些 PVC 没有好处。然而，如果需要临时关闭整个 Elasticsearch 集群进行维护， 可以通过暂时删除 StatefulSet 然后重建 StatefulSet 来恢复 Elasticsearch 集群。 持有 Elasticsearch 数据的 PVC 仍然存在，新的副本将自动使用它们。

请访问文档 以查看所有详细信息。

下一步是什么？

试一试吧！在 Kubernetes 1.27 的集群中，StatefulSetAutoDeletePVC 特性门控是 Beta 阶段， 使用新的策略创建一个 StatefulSet，进行测试并告诉我们你的想法！

我非常好奇这个所有者引用机制在实践中是否运行良好。例如， 我意识到在 Kubernetes 中没有机制可以知道是谁设置了引用， 因此 StatefulSet 控制器可能会与设置自己引用的自定义控制器产生冲突。 幸运的是，保持现有的保留行为不涉及任何新的所有者引用，因此默认行为将是兼容的。

请在你报告的任何 issue 上标记标签 sig/apps， 并将它们指派给 Matthew Cary (@mattcary at GitHub)。

祝您使用愉快！