前言

在前一篇文章中，我們探討了 DaemonSet，適合在每個 Node 上部署系統級服務（像是 log agent 或監控 agent）。但今天要談的主題不一樣: 有狀態的服務。

很多雲端應用都是「無狀態」（Stateless）的，例如前端 Web App，可以隨意新增或刪除 Pod，不需要在乎 Pod 的身分。但有些服務卻不是這樣：

• 資料庫（MySQL、Postgres）需要確保資料不會因為 Pod 重啟而遺失。
• 分散式系統（Kafka、Zookeeper、Etcd）需要特定的節點編號來進行通訊與協調。

這時候，Kubernetes 的 StatefulSet 就派上用場了。

StatefulSet 的特性

StatefulSet 有幾個關鍵功能：

1. 固定 Pod 名稱：每個 Pod 會有穩定的序號，例如 mysql-0, mysql-1。
2. 固定網路身分：搭配 Headless Service，Pod 可以有固定的 DNS。
   • 例如：mysql-0.mysql-headless.default.svc.cluster.local。
3. 啟動與刪除順序控制：確保叢集能依正確順序啟動。
4. 持久化 Volume：透過 PVC，確保 Pod 重啟後仍能掛載相同的儲存。

Headless Service 的角色

一般 Service（如 ClusterIP）會幫我們做負載平衡，但 StatefulSet 需要「點對點」連線，所以需要 Headless Service，在明天和網路相關的文章主題會介紹更多和 Service 相關的內容。

定義一個 Headless Service 時：

spec:
  clusterIP: None

這樣 Service 就不會提供一個統一的虛擬 IP，而是回傳底下 每個 Pod 的真實 DNS。

實作範例：建立一個 MySQL StatefulSet

1. 建立 Headless Service

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: mysql-headless
spec:
  clusterIP: None
  selector:
    app: mysql
  ports:
  - port: 3306
    name: mysql

2. 建立 StatefulSet

apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
  name: mysql
spec:
  serviceName: mysql-headless
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: mysql
  template:
    metadata:
      labels:
        app: mysql
    spec:
      containers:
      - name: mysql
        image: mysql:8.0
        ports:
        - containerPort: 3306
        env:
        - name: MYSQL_ROOT_PASSWORD
          value: mypassword
        volumeMounts:
        - name: mysql-storage
          mountPath: /var/lib/mysql
  volumeClaimTemplates:
  - metadata:
      name: mysql-storage
    spec:
      accessModes: [ "ReadWriteOnce" ]
      resources:
        requests:
          storage: 1Gi

驗證結果
部署後，可以看到 Pod 名稱是 有序且固定的：

kubectl get pods -l app=mysql
# mysql-0
# mysql-1
# mysql-2

測試 DNS 解析：

kubectl exec -it mysql-0 -- ping mysql-1.mysql-headless

可以確認每個 Pod 都能透過 Headless Service 直接溝通。

常見應用場景

• 資料庫：MySQL、Postgres、MongoDB Replica Set
• 分散式系統：Zookeeper、Etcd
• 訊息中介軟體：Kafka、RabbitMQ
• 記憶體快取：Redis Cluster

StatefulSet 與其他控制器的對比

• Deployment：無狀態，Pod 可自由取代。
• DaemonSet：每個 Node 部署一份，適合系統級服務。
• StatefulSet：有狀態，Pod 需要固定身分與儲存。

結語

StatefulSet 是 Kubernetes 專門為「有狀態應用」設計的控制器，它搭配 Headless Service，讓每個 Pod 擁有獨立的身分與穩定的 DNS。

如果說 Deployment 是「隨插即用」的無狀態服務，那麼 StatefulSet 就是「需要固定身份與資料」的守護者。

在下一篇，我們將進一步探討 Service 的三種型態（ClusterIP、NodePort、LoadBalancer），看看 StatefulSet 如何透過它們與外部世界互動。