🚀 Kubernetes: StatefulSet de PostgreSQL no K3d

Se você não leu o posts Kubernetes Sem Enrolação que é onde tudo começa e Mão na massa com K3d e Spring Boot onde fizemos o deploy de uma aplicação Spring Boot no K3d então corre para ler e volta aqui, que dar tempo. Agora, vamos evoluir para um cenário mais realista e comum em ambientes de produção: o uso de volumes persistentes, bancos de dados com estado (como o PostgreSQL) e o uso do StatefulSet.

🧠 O que vamos abordar nessa parte:

Diferença entre PersistentVolume (PV) e PersistentVolumeClaim (PVC)
O que é um StatefulSet e quando usar
O que é um Headless Service
Criar o deploy de um banco PostgreSQL com volume persistente
Conectar a aplicação Spring Boot ao PostgreSQL
Fazer uma consulta simples no banco a partir da aplicação

📦 PV vs PVC – Qual a diferença?

Essa parte confunde muita gente no início, mas pensa assim:

PersistentVolume (PV): é o recurso físico (um volume em disco disponível no cluster).
PersistentVolumeClaim (PVC): é um pedido de uso de um volume. O Pod não fala com o PV diretamente, ele fala com o PVC.

O PVC é tipo “quero 1GB de disco”, e o Kubernetes vai alocar um PV compatível com esse pedido.

🧱 O que é um StatefulSet?

Ao contrário do Deployment, o StatefulSet mantém a identidade de cada pod, mesmo quando são reiniciados.

Isso é útil para bancos de dados, como PostgreSQL, MySQL e Filas, porque:

Cada pod recebe um nome fixo: postgres-0, postgres-1, etc.
Cada pod mantém seu volume específico: mesmo que o pod caia, o volume é reusado

🌐 O que é um Headless Service?

Quando você usa um Service normal no Kubernetes, ele cria um LoadBalancer interno apontando para os pods. Com o Headless Service (clusterIP: None), o serviço apenas cria entradas DNS diretas para os pods, sem balanceamento. Isso é crucial para o StatefulSet, onde você precisa saber exatamente com qual pod está falando (ex: réplicas de um banco).

🐘 Deploy do PostgreSQL com volume

Vamos usar um StatefulSet simples para subir um PostgreSQL com volume persistente:

statefulset.yaml

apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
  name: postgres
spec:
  serviceName: "postgres"
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      app: postgres
  template:
    metadata:
      labels:
        app: postgres
    spec:
      containers:
      - name: postgres
        image: postgres:15
        ports:
        - containerPort: 5432
        env:
        - name: POSTGRES_DB
          value: myappdb
        - name: POSTGRES_USER
          value: myuser
        - name: POSTGRES_PASSWORD
          value: dev123
        volumeMounts:
        - name: postgres-storage
          mountPath: /var/lib/postgresql/data
  volumeClaimTemplates:
  - metadata:
      name: postgres-storage
    spec:
      storageClassName: local-path
      accessModes: [ "ReadWriteOnce" ]
      resources:
        requests:
          storage: 1Gi

service.yaml

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: postgres
spec:
  ports:
    - port: 5432
  clusterIP: None
  selector:
    app: postgres

Agora que os manifestos já foram criados vamos fazer os deploys dos mesmos:

Observação: Precisamos estar com nosso ambiente pronto, seja com o K3d, Kind ou até mesmo com o Kubernetes disponibilizado por algum dos provedores de nuvem, como AWS, Azure, OCI, entre outros.

kubectl apply -f statefulset.yaml
kubectl apply -f service.yaml

Eicha, será que está tudo ok? podemos checar

kubectl get pv
kubectl get pvc
kubectl get pods
kubectl get svc

🧪 Testar a conexão com o banco

Vamos verificar se o PostgreSQL está rodando corretamente:

kubectl exec -it postgres-0 -- psql -U myuser -d myappdb

Dentro do terminal interativo, rode:

CREATE TABLE users (id SERIAL PRIMARY KEY, name TEXT);

INSERT INTO users (name) VALUES ('Maddytec');

SELECT * FROM users;

🔄 Conectando a aplicação Spring Boot

No application.yaml, altere:

spring:
  datasource:
    url: jdbc:postgresql://postgres:5432/myappdb
    username: myuser
    password: dev123
  jpa:
    hibernate:
      ddl-auto: update

Já no pom.xm, adicione:

<dependency>
   <groupId>org.springframework.boot</groupId>
   <artifactId>spring-boot-starter-data-jpa</artifactId>
</dependency>
	    
<dependency>
  <groupId>org.postgresql</groupId>
  <artifactId>postgresql</artifactId>
  <scope>runtime</scope>
</dependency>

<dependency>
  <groupId>org.projectlombok</groupId>
  <artifactId>lombok</artifactId>
  <version>1.18.36</version>
</dependency>

Altere o endpoint de teste para retornar o nome do usuário que foi salvo da base de dados Postgres criando as seguintes classes:

User.java

@Getter
@Setter
@AllArgsConstructor
@NoArgsConstructor
@Table(name = "users")
@Entity
public class User {

    @Id
    @GeneratedValue(strategy = GenerationType.IDENTITY)
    private Long id;

    private String name;
}

UserRepository.java

@Repository
public interface UserRepository extends JpaRepository<User, Long> {
}

Aqui faça as alterações para buscar na base de dados o nome do usuário:

TestController.java

@RequiredArgsConstructor
@RestController
@RequestMapping("/test")
public class TestController {

    private final UserRepository userRepository;

    @GetMapping
    public String test() {
        User user = userRepository.findById(1L).orElse(null);
        return "Username: " + user.getName();
    }
}

Faça o rebuild sua aplicação com jib, e suba no K3d. A aplicação vai se conectar ao PostgreSQL dentro do cluster, caso você não lembre os passo pode relembrar no post Kubernetes: Mão na massa com K3d e Spring Boot

🎯 Conclusão

Agora você entende:

A diferença entre PV e PVC
Como o StatefulSet mantém a identidade dos pods com volumes
Como o Headless Service permite comunicação direta com cada réplica
Como subir um PostgreSQL com volume persistente
Como conectar a aplicação Spring Boot ao banco de dados

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🎥 Kubernetes: StatefulSet de PostgreSQL no K3d
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Madson Silva

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