StatefulSet และ DaemonSet

ไอเดียในหนึ่งประโยค

StatefulSet ให้ Pod แต่ละตัวมี identity ที่คงที่และ unique พร้อม storage ของตัวเองที่อยู่ข้ามการ reschedule ส่วน DaemonSet การันตีว่ามี Pod ที่ตรงเงื่อนไขรันอยู่บนทุก node พอดีหนึ่งตัว สอง controller นี้แก้ปัญหาเรื่อง “identity” กับ “coverage” ต่างจาก Deployment ที่ให้แค่จำนวน replica เฉย ๆ

StatefulSet: identity คงที่และ storage ต่อ Pod

Pod ของ Deployment สลับกันได้ ส่วน Pod ของ StatefulSet ได้ ordinal name ที่คาดเดาได้ — db-0, db-1, db-2 — และแต่ละ ordinal ก็เก็บ PersistentVolumeClaim ของตัวเอง ที่ create จาก volumeClaimTemplates ไว้ข้ามการ restart และ reschedule db-1 จะกลับมาพร้อม volume เดิมเสมอ ไม่ว่าจะไปลงที่ node ไหนก็ตาม StatefulSet ยังต้องมี headless Service (clusterIP: None) ด้วย เพื่อให้ Pod แต่ละตัวได้ DNS name คงที่ของตัวเอง แทนที่ Service จะ load-balance กระจายไปทุกตัว

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: db
  labels:
    app: db
spec:
  clusterIP: None
  selector:
    app: db
  ports:
    - port: 5432
      name: postgres
---
apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
  name: db
spec:
  serviceName: db
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: db
  template:
    metadata:
      labels:
        app: db
    spec:
      containers:
        - name: postgres
          image: myregistry/postgres:16
          ports:
            - containerPort: 5432
              name: postgres
          volumeMounts:
            - name: data
              mountPath: /var/lib/postgresql/data
  volumeClaimTemplates:
    - metadata:
        name: data
      spec:
        accessModes: ['ReadWriteOnce']
        resources:
          requests:
            storage: 10Gi

นี่คือรูปแบบที่ใช้ทุกครั้งที่สมาชิกต้องการ identity ที่คงที่ระหว่างกัน เช่น database และระบบ distributed ใด ๆ ที่ node 0 มีความพิเศษ หรือ peer ต้องหากันด้วยชื่อคงที่ ไม่ใช่หา Pod ที่บังเอิญมีอยู่ตอนนั้น

# Pods come up in order: db-0, then db-1, then db-2
kubectl get pods -l app=db -o wide

# Each Pod has its own stable DNS name via the headless Service
kubectl run -it --rm debug --image=busybox:1.36 --restart=Never -- \
  nslookup db-0.db.default.svc.cluster.local

# Scaling and deletion are ordered too: highest ordinal first
kubectl scale statefulset/db --replicas=2

การ deploy, scale และลบ Pod ของ StatefulSet เกิดขึ้น ทีละตัว ตามลำดับ เสมอ db-1 จะไม่เริ่มจนกว่า db-0 จะรันและ ready แล้ว ส่วนการ scale ลงก็ลบ ordinal สูงสุดก่อน การเรียงลำดับแบบนี้เองที่ทำให้ logic ตอน bootstrap ของระบบ distributed พึ่งพา “สมาชิกก่อนหน้าขึ้นแล้ว” ได้อย่างปลอดภัย

DaemonSet: หนึ่ง Pod บนทุก node

DaemonSet ไม่มีค่า replicas เลย แต่จะ schedule Pod ที่ตรงเงื่อนไขพอดีหนึ่งตัวลงทุก node ใน cluster (หรือบางส่วน ถ้าจำกัดขอบเขตด้วย node selector หรือ affinity rule) พอ node ใหม่เข้าร่วม cluster DaemonSet controller ก็จะ schedule Pod ของตัวเองลง node นั้นให้อัตโนมัติ พอ node ออกไป Pod ก็หายไปด้วย นี่คือรูปแบบสำหรับ agent ระดับ node เช่น log collector, monitoring และ metrics agent และ network plugin

apiVersion: apps/v1
kind: DaemonSet
metadata:
  name: node-log-agent
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: node-log-agent
  template:
    metadata:
      labels:
        app: node-log-agent
    spec:
      containers:
        - name: log-agent
          image: myregistry/log-agent:3.0.0
          volumeMounts:
            - name: varlog
              mountPath: /var/log
      volumes:
        - name: varlog
          hostPath:
            path: /var/log

# One Pod per matching node -- the count follows the cluster, not a replicas field
kubectl get pods -l app=node-log-agent -o wide

flowchart TB
  subgraph ss["StatefulSet db (ordered identity)"]
    w0["db-0"] --- s0[("data-db-0")]
    w1["db-1"] --- s1[("data-db-1")]
    w2["db-2"] --- s2[("data-db-2")]
  end
  subgraph ds["DaemonSet node-log-agent (one per node)"]
    n1["Node 1"] --> a1["log-agent"]
    n2["Node 2"] --> a2["log-agent"]
    n3["Node 3"] --> a3["log-agent"]
  end

StatefulSet: ordered Pods with their own storage. DaemonSet: one Pod per node

สาม controller สามความกังวลที่ต่างกัน

Deployment ไม่สนใจว่า replica แต่ละตัวจะไปลง node ไหน และ Pod ของตัวเองถูกออกแบบให้สลับกันได้ StatefulSet สนใจ identity คงที่ต่อ ordinal ชื่อเดิม storage เดิมทุกครั้ง DaemonSet สนใจ coverage ระดับ node หนึ่ง Pod ต่อหนึ่ง node จำนวนที่คุณไม่ต้องตั้งเองเพราะตามจำนวน node ของ cluster ไปเอง

☸️ สรุปหนึ่งบรรทัด

StatefulSet ให้ Pod มี ordinal name คงที่ (db-0, db-1, …) มี PersistentVolumeClaim ของตัวเองต่อ Pod ผ่าน volumeClaimTemplates มีลำดับตอน rollout/scaling/deletion และต้องมี headless Service เพื่อให้แต่ละ Pod มี DNS ของตัวเอง DaemonSet schedule Pod ที่ตรงเงื่อนไขพอดีหนึ่งตัวลงทุก node (node ใหม่ได้ Pod อัตโนมัติ) โดยไม่มีค่า replicas ให้ตั้ง สรุปคือ Deployment = replica สลับกันได้ StatefulSet = identity ต่อ ordinal DaemonSet = coverage แบบหนึ่งต่อ node