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Takuya Tokuda
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Kubernetes Prow Robot
Kubernetes Prow Robot
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6c4a4d8152
commit
abde921399
@@ -0,0 +1,202 @@
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reviewers:
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title: StatefulSet
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content_template: templates/concept
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weight: 40
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{{% capture overview %}}
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StatefulSetはステートフルなアプリケーションを管理するためのワークロードAPIです。
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{{< note >}}
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StatefulSetはKubernetes1.9において利用可能(GA)です。
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{{< /note >}}
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{{< glossary_definition term_id="statefulset" length="all" >}}
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{{% /capture %}}
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{{% capture body %}}
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## StatefulSetの使用
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StatefulSetは下記の1つ以上の項目を要求するアプリケーションにおいて最適です。
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* 安定した一意のネットワーク識別子
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* 安定した永続ストレージ
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* 規則的で安全なデプロイとスケーリング
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* 規則的で自動化されたローリングアップデート
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上記において安定とは、Podのスケジュール(または再スケジュール)をまたいでも永続的であることと同義です。
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もしアプリケーションが安定したネットワーク識別子と規則的なデプロイや削除、スケーリングを全く要求しない場合、ユーザーはステートレスなレプリカのセットを提供するコントローラーを使ってアプリケーションをデプロイするべきです。
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[Deployment](/docs/concepts/workloads/controllers/deployment/)や[ReplicaSet](/docs/concepts/workloads/controllers/replicaset/)のようなコントローラーはこのようなステートレスな要求に対して最適です。
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## 制限事項
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* StatefuleSetはKubernetes1.9より以前のバージョンではβ版のリソースであり、1.5より前のバージョンでは利用できません。
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* 提供されたPodのストレージは、要求された`storage class`にもとづいて[PersistentVolume Provisioner](https://github.com/kubernetes/examples/tree/{{< param "githubbranch" >}}/staging/persistent-volume-provisioning/README.md)によってプロビジョンされるか、管理者によって事前にプロビジョンされなくてはなりません。
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* StatefulSetの削除もしくはスケールダウンをすることにより、StatefulSetに関連したボリュームは削除*されません* 。 これはデータ安全性のためで、関連するStatefulSetのリソース全てを自動的に削除するよりもたいてい有効です。
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* StatefulSetは現在、Podのネットワークアイデンティティーに責務をもつために[Headless Service](/docs/concepts/services-networking/service/#headless-services)を要求します。ユーザーはこのServiceを作成する責任があります。
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* StatefulSetは、StatefulSetが削除されたときにPodの停止を行うことを保証していません。StatefulSetにおいて、規則的で安全なPodの停止を行う場合、削除のために事前にそのStatefulSetの数を0にスケールダウンさせることが可能です。
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* デフォルト設定の[Pod管理ポリシー](#pod-management-policies) (`OrderedReady`)によって[ローリングアップデート](#rolling-updates)を行う場合、[修復のための手動介入](#forced-rollback)を要求するようなブロークンな状態に遷移させることが可能です。
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## コンポーネント
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下記の例は、StatefulSetのコンポーネントのデモンストレーションとなります。
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* nginxという名前のHeadlessServiceは、ネットワークドメインをコントロールするために使われます。
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* webという名前のStatefulSetは、specで3つのnginxコンテナのレプリカを持ち、そのコンテナはそれぞれ別のPodで稼働するように設定されています。
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* volumeClaimTemplatesは、PersistentVolumeプロビジョナーによってプロビジョンされた[PersistentVolume](/docs/concepts/storage/persistent-volumes/)を使って安定したストレージを提供します。
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```yaml
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apiVersion: v1
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kind: Service
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metadata:
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||||
name: nginx
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labels:
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||||
app: nginx
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||||
spec:
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||||
ports:
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||||
- port: 80
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||||
name: web
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||||
clusterIP: None
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||||
selector:
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||||
app: nginx
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---
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||||
apiVersion: apps/v1
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||||
kind: StatefulSet
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||||
metadata:
|
||||
name: web
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||||
spec:
|
||||
selector:
|
||||
matchLabels:
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||||
app: nginx # .spec.template.metadata.labelsの値と一致する必要があります
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||||
serviceName: "nginx"
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||||
replicas: 3 # by default is 1
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||||
template:
|
||||
metadata:
|
||||
labels:
|
||||
app: nginx # .spec.selector.matchLabelsの値と一致する必要があります
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||||
spec:
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||||
terminationGracePeriodSeconds: 10
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||||
containers:
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||||
- name: nginx
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image: k8s.gcr.io/nginx-slim:0.8
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||||
ports:
|
||||
- containerPort: 80
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||||
name: web
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||||
volumeMounts:
|
||||
- name: www
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||||
mountPath: /usr/share/nginx/html
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volumeClaimTemplates:
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||||
- metadata:
|
||||
name: www
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spec:
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accessModes: [ "ReadWriteOnce" ]
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||||
storageClassName: "my-storage-class"
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||||
resources:
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||||
requests:
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storage: 1Gi
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```
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## Podセレクター
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ユーザーは、StatefulSetの`.spec.template.metadata.labels`のラベルと一致させるため、StatefulSetの`.spec.selector`フィールドをセットしなくてはなりません。Kubernetes1.8以前では、`.spec.selector`フィールドは省略された場合デフォルト値になります。Kubernetes1.8とそれ以降のバージョンでは、ラベルに一致するPodセレクターの指定がない場合はStatefulSetの作成時にバリデーションエラーになります。
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## Podアイデンティティー
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StatefulSetのPodは、順番を示す番号、安定したネットワークアイデンティティー、安定したストレージからなる一意なアイデンティティーを持ちます。
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そのアイデンティティーはどのNode上にスケジュール(もしくは再スケジュール)されるかに関わらず、そのPodに紐付きます。
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### 順序インデックス
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N個のレプリカをもったStatefulSetにおいて、StatefulSet内の各Podは、0からはじまりN-1までの整数値を順番に割り当てられ、そのStatefulSetにおいては一意となります。
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### 安定したネットワークID
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StatefulSet内の各Podは、そのStatefulSet名とPodの順序番号から派生してホストネームが割り当てられます。
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作成されたホストネームの形式は`$(StatefulSet名)-$(順序番号)`となります。先ほどの上記の例では、`web-0,web-1,web-2`という3つのPodが作成されます。
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StatefulSetは、Podのドメインをコントロールするために[Headless Service](/docs/concepts/services-networking/service/#headless-services)を使うことができます。
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このHeadless Serviceによって管理されたドメインは`$(Service名).$(ネームスペース).svc.cluster.local`形式となり、"cluster.local"というのはそのクラスターのドメインとなります。
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各Podが作成されると、Podは`$(Pod名).$(管理するServiceドメイン名)`に一致するDNSサブドメインを取得し、管理するServiceはStatefulSetの`serviceName`で定義されます。
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[制限事項](#制限事項)セクションで言及したように、ユーザーはPodのネットワークアイデンティティーのために[Headless Service](/docs/concepts/services-networking/service/#headless-services)を作成する責任があります。
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ここで、クラスタードメイン、Service名、StatefulSet名の選択と、それらがStatefulSetのPodのDNS名にどう影響するかの例をあげます。
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Cluster Domain | Service (ns/name) | StatefulSet (ns/name) | StatefulSet Domain | Pod DNS | Pod Hostname |
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-------------- | ----------------- | ----------------- | -------------- | ------- | ------------ |
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cluster.local | default/nginx | default/web | nginx.default.svc.cluster.local | web-{0..N-1}.nginx.default.svc.cluster.local | web-{0..N-1} |
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cluster.local | foo/nginx | foo/web | nginx.foo.svc.cluster.local | web-{0..N-1}.nginx.foo.svc.cluster.local | web-{0..N-1} |
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kube.local | foo/nginx | foo/web | nginx.foo.svc.kube.local | web-{0..N-1}.nginx.foo.svc.kube.local | web-{0..N-1} |
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{{< note >}}
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クラスタードメインは[その他の設定](/docs/concepts/services-networking/dns-pod-service/#how-it-works)がされない限り、`cluster.local`にセットされます。
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{{< /note >}}
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### 安定したストレージ
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Kubernetesは各VolumeClaimTemplateに対して、1つの[PersistentVolume](/docs/concepts/storage/persistent-volumes/)を作成します。上記のnginxの例において、各Podは`my-storage-class`というStorageClassをもち、1Gibのストレージ容量を持った単一のPersistentVolumeを受け取ります。もしStorageClassが指定されていない場合、デフォルトのStorageClassが使用されます。PodがNode上にスケジュール(もしくは再スケジュール)されたとき、その`volumeMounts`はPersistentVolume Claimに関連したPersistentVolumeをマウントします。
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注意点として、PodのPersistentVolume Claimと関連したPersistentVolumeは、PodやStatefulSetが削除されたときに削除されません。
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削除する場合は手動で行わなければなりません。
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### Podのネームラベル
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StatefulSetのコントローラーがPodを作成したとき、Podの名前として、`statefulset.kubernetes.io/pod-name`にラベルを追加します。このラベルによってユーザーはServiceにStatefulSet内の指定したPodを割り当てることができます。
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## デプロイとスケーリングの保証
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* N個のレプリカをもつStatefulSetにおいて、Podがデプロイされるとき、それらのPodは{0..N-1}の番号で順番に作成されます。
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* Podが削除されるとき、それらのPodは{N-1..0}の番号で降順に削除されます。
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* Podに対してスケーリングオプションが適用される前に、そのPodの前の順番の全てのPodがRunningかつReady状態になっていなくてはなりません。
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* Podが停止される前に、そのPodの番号より大きい番号を持つの全てのPodは完全にシャットダウンされていなくてはなりません。
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StatefulSetは`pod.Spec.TerminationGracePeriodSeconds`を0に指定すべきではありません。これは不安全で、やらないことを強く推奨します。さらなる説明としては、[StatefulSetのPodの強制削除](/docs/tasks/run-application/force-delete-stateful-set-pod/)を参照してください。
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上記の例のnginxが作成されたとき、3つのPodは`web-0`、`web-1`、`web-2`の順番でデプロイされます。`web-1`は`web-0`が[RunningかつReady状態](/docs/user-guide/pod-states/)になるまでは決してデプロイされないのと、同様に`web-2`は`web-1`がRunningかつReady状態にならないとデプロイされません。もし`web-0`が`web-1`がRunningかつReady状態になった後だが、`web-2`が起動する前に失敗した場合、`web-2`は`web-0`の再起動が成功し、RunningかつReady状態にならないと再起動されません。
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もしユーザーが`replicas=1`といったようにStatefulSetにパッチをあてることにより、デプロイされたものをスケールすることになった場合、`web-2`は最初に停止されます。`web-1`は`web-2`が完全にシャットダウンされ削除されるまでは、停止されません。もし`web-0`が、`web-2`が完全に停止され削除された後だが、`web-1`の停止の前に失敗した場合、`web-1`は`web-0`がRunningかつReady状態になるまでは停止されません。
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### Podの管理ポリシー
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Kubernetes1.7とそれ以降のバージョンでは、StatefulSetは`.spec.podManagementPolicy`フィールドを介して、Podの一意性とアイデンティティーを保証します。
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#### OrderedReadyなPod管理
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`OrderedReady`なPod管理はStatefulSetにおいてデフォルトです。これは[デプロイとスケーリングの保証](#deployment-and-scaling-guarantees)に記載されている項目の振る舞いを実装します。
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#### 並行なPod管理Parallel Pod Management
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`並行`なPod管理は、StatefulSetコントローラーに対して、他のPodが起動や停止される前にそのPodが完全に起動し準備完了になるか停止するのを待つことなく、Podが並行に起動もしくは停止するように指示します。
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## アップデートストラテジー
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Kubernetes1.7とそれ以降のバージョンにおいて、StatefulSetの`.spec.updateStarategy`フィールドで、コンテナの自動のローリングアップデートの設定やラベル、リソースのリクエストとリミットや、StatefulSet内のPodのアノテーションを指定できます。
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### OnDelete
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`OnDelete`というアップデートストラテジーは、レガシーな(Kubernetes1.6以前)振る舞いとなります。StatefulSetの`.spec.updateStrategy.type`が`OnDelete`にセットされていたとき、そのStatefulSetコントローラーはStatefulSet内でPodを自動的に更新しません。StatefulSetの`.spec.template`項目の修正を反映した新しいPodの作成をコントローラーに支持するためには、ユーザーは手動でPodを削除しなければなりません。
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### RollinUpdate
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`RollinUpdate`というアップデートストラテジーは、StatefulSet内のPodに対する自動化されたローリングアップデートの機能を実装します。これは`.spec.updateStrategy`フィールドが未指定の場合のデフォルトのストラテジーです。StatefulSetの`.spec.updateStrategy.type`が`RollingUpdate`にセットされたとき、そのStatefulSetコントローラーは、StatefulSet内のPodを削除し、再作成します。これはPodの停止(Podの番号の降順)と同じ順番で、一度に1つのPodを更新します。コントローラーは、その前のPodの状態がRunningかつReady状態になるまで次のPodの更新を待ちます。
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#### パーティション
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`RollingUpdate`というアップデートストラテジーは、`.spec.updateStrategy.rollingUpdate.partition`を指定することにより、パーティションに分けることができます。もしパーティションが指定されていたとき、そのパーティションの値と等しいか、大きい番号を持つPodが更新されます。パーティションの値より小さい番号を持つPodは更新されず、たとえそれらのPodが削除されたとしても、それらのPodは以前のバージョンで再作成されます。もしStatefulSetの`.spec.updateStrategy.rollingUpdate.partition`が、`.spec.replicas`より大きい場合、`.spec.template`への更新はPodに反映されません。
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多くのケースの場合、ユーザーはパーティションを使う必要はありませんが、もし一部の更新を行う場合や、カナリー版のバージョンをロールアウトする場合や、段階的ロールアウトを行う場合に最適です。
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#### 強制ロールバック
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デフォルトの[Pod管理ポリシー](#pod-management-policies)(`OrderedReady`)による[ローリングアップデート](#rolling-updates)を行う際、修復のために手作業が必要な状態にすることが可能です。
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もしユーザーが、決してRunningかつReady状態にならないような設定になるようにPodテンプレートを更新した場合(例えば、不正なバイナリや、アプリケーションレベルの設定エラーなど)、StatefulSetはロールアウトを停止し、待機します。
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この状態では、Podテンプレートを正常な状態に戻すだけでは不十分です。[既知の問題](https://github.com/kubernetes/kubernetes/issues/67250)によって、StatefulSetは元の正常な状態へ戻す前に、壊れたPodがReady状態(決して起こりえない)に戻るのを待ち続けます。
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そのテンプレートを戻したあと、ユーザーはまたStatefulSetが異常状態で稼働しようとしていたPodをすべて削除する必要があります。StatefulSetはその戻されたテンプレートを使ってPodの再作成を始めます。
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* [ステートフルなアプリケーションのデプロイ](/docs/tutorials/stateful-application/basic-stateful-set/)の例を参考にしてください。
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* [StatefulSetを使ったCassandraのデプロイ](/docs/tutorials/stateful-application/cassandra/)の例を参考にしてください。
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