K8S发布策略，无损发布
大家好，相信大部分公司都已经使用K8S进行容器管理和编排了，但是关于K8S的发布策略，还有很多同学不太清楚，通过这篇文章的介绍，相信大家对目前K8S的发布情况有一个概括的认识。总结下来，共有如下几种：
- 重建（recreate) ：即停止一个原有的容器，然后进行容器的新建。
- 滚动更新（rollingUpdate)：停掉一个容器，然后更新一个容器。
- 蓝绿布署（blue/green ）：准备一套蓝色的容器和一套绿色的容器，进行流量切换。
- 金丝雀发布（canary)：更新部分容器，没有问题后进行逐步替换，直到切完。
- A/B测试发布：即将发布的结果面向部分用户，这块没有现成的组件，需要进行自行处理，比如使用Istio、Linkerd、Traefik等。这种方式采用在Http的Header上进行处理。
- 无损发布：现在很多发布都是将容器停掉，当没有请求的时候这个时候发布会实现无损发布。
接下来，我们将挨个展示来讲。
一、重新（reCreate)
就是停掉原来的容器，然后再启动容器，这种方式对于开发环境和测试环境使用还可以，但是对于正式环境就不适用了。相当于本地的服务重启一下，这样会直接影响服务的使用。
spec:
replicas: 2
strategy:
type: Recreate
这个就是同时启动2个服务，如下图，当我们要新发布服务的时候，需要将这两个都停掉之后才启动新服务。
这种情况缺点是十分明显的，当服务停止之后再创建新的服务。服务什么时候启动，也是根据服务启动时间决定的。
二、滚动更新（rollingUpdate)
滚动更新步骤：
1. 准备一个新版本的POD，比如新版本为V2，旧版本为V1。
2. 当V2版本的POD准备好后，在负载均衡中的实例池中将V2的版本加入。
3. 在实例池中剔除一个V1版本的POD。
4. 逐个实例替换，直到每个版本都是V2版本。
如下图所示：
滚动更新使用的YAML方式如下：
spec:
replicas: 5
strategy:
type: RollingUpdate
rollingUpdate:
maxSurge: 2 # 一次可以添加多少个Pod
maxUnavailable: 1 # 滚动更新期间最大多少个Pod不可用
我们准备两个版本， my-app-v1.yaml文件。
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
name: my-app
labels:
app: my-app
spec:
type: NodePort
ports:
- name: http
port: 80
targetPort: http
selector:
app: my-app
---
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
name: my-app
labels:
app: my-app
spec:
replicas: 3
selector:
matchLabels:
app: my-app
strategy:
type: Recreate
selector:
matchLabels:
app: my-app
template:
metadata:
labels:
app: my-app
version: v1.0.0
annotations:
prometheus.io/scrape: "true"
prometheus.io/port: "9101"
spec:
containers:
- name: my-app
image: containersol/k8s-deployment-strategies
ports:
- name: http
containerPort: 8080
- name: probe
containerPort: 8086
env:
- name: VERSION
value: v1.0.0
livenessProbe:
httpGet:
path: /live
port: probe
initialDelaySeconds: 5
periodSeconds: 5
readinessProbe:
httpGet:
path: /ready
port: probe
periodSeconds: 5
然后我们再准备一下滚动更新的v2版本， my-app-rolling-update.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
name: my-app
labels:
app: my-app
spec:
replicas: 10
# maxUnavailable设置为0可以完全确保在滚动更新期间服务不受影响，还可以使用百分比的值来进行设置。
strategy:
type: RollingUpdate
rollingUpdate:
maxSurge: 1
maxUnavailable: 0
selector:
matchLabels:
app: my-app
template:
metadata:
labels:
app: my-app
version: v2.0.0
annotations:
prometheus.io/scrape: "true"
prometheus.io/port: "9101"
spec:
containers:
- name: my-app
image: containersol/k8s-deployment-strategies
ports:
- name: http
containerPort: 8080
- name: probe
containerPort: 8086
env:
- name: VERSION
value: v2.0.0
livenessProbe:
httpGet:
path: /live
port: probe
initialDelaySeconds: 5
periodSeconds: 5
readinessProbe:
httpGet:
path: /ready
port: probe
# 初始延迟设置高点可以更好地观察滚动更新过程
initialDelaySeconds: 15
periodSeconds: 5
接下来，我们按如下步骤进行操作：
1. 启动my-app-v1应用
2. 启动my-app-rollingupdate应用
3. 观察所有容器版本变为V2版本
启动my-app-v1应用并观察，都已经启动，我们进行接口调用。
apply -f my-app-v1.yaml kubectl get pods -l app=my-app NAME READY STATUS RESTARTS AGE my-app-847874cd75-h3d2e 1/1 Running 0 47s my-app-847874cd75-p4l8f 1/1 Running 0 47s my-app-847874cd75-qnt7p 1/1 Running 0 47s $ kubectl get svc my-app NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE my-app NodePort 10.109.99.184 <none> 80:30486/TCP 1m $ curl http://127.0.0.1:30486 Host: my-app-847874cd75-qnt7p, Version: v1.0.0
在当前窗口监控容器的情况，执行命令
watch kubectl get pods -l app=my-app
打开一个新的窗口，然后执行滚动更新命令
kubectl apply -f my-app-rolling-update.yaml
在watch的终端观察，开始的时候并没删除旧的pod，而是创建好新的pod后，然后进行挨个替，我们可以使用如下命令观察接口请求, 渐渐的有了第二个版本的请求。
$ while sleep 0.1; do curl http://127.0.0.1:30486; done Host:my-app-847874cd75-h3d2e, Version: v1.0.0
......
Host: my-app-847874cd75-h3d2e, Version: v1.0.0
Host: my-app-6b5479d97f-2fk24, Version: v2.0.0
在这个过程中，我们发现第二个版本有问题，我们需要进行回滚，此时我们需要执行一下如下命令
kubectl rollout undo deploy my-app
如果想两个版本都观察一下，这个时候需要执行命令。
kubectl rollout pause deploy my-app
如果发现第二个版本没有问题，那么我们要恢复执行
kubectl rollout resume deploy my-app
最后我们清理一下所有的部署
kubectl delete -l app=my-app
总结一下：
1. 滚动部署没有控制流量的情况。
2. 各个版本部署的时候需要一定的时间。
三、蓝绿部署
我们需要准备两个版本，一个蓝版本，一个绿蓝本，这两个版本同时存在，且两个版本是独立的，这个时候可以瞬间对两个版本的切换。上图：
接下来，我们采用svc的方式，通过label selector来进行版本之间的选择。
selector: app: my-app version: v1.0.0
我们创建一下 app-v1-svc.yaml文件，我们首先创建一个svc服务，然后通过label selector来指定一下版本。
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
name: my-app
labels:
app: my-app
spec:
type: NodePort
ports:
- name: http
port: 80
targetPort: http
# 注意这里我们匹配 app 和 version 标签，当要切换流量的时候，我们更新 version 标签的值，比如：v2.0.0
selector:
app: my-app
version: v1.0.0
---
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
name: my-app-v1
labels:
app: my-app
spec:
replicas: 3
selector:
matchLabels:
app: my-app
version: v1.0.0
template:
metadata:
labels:
app: my-app
version: v1.0.0
annotations:
prometheus.io/scrape: "true"
prometheus.io/port: "9101"
spec:
containers:
- name: my-app
image: containersol/k8s-deployment-strategies
ports:
- name: http
containerPort: 8080
- name: probe
containerPort: 8086
env:
- name: VERSION
value: v1.0.0
livenessProbe:
httpGet:
path: /live
port: probe
initialDelaySeconds: 5
periodSeconds: 5
readinessProbe:
httpGet:
path: /ready
port: probe
periodSeconds: 5
接下来，我们再创建另一个版本 app-v2-svc.yaml文件
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
name: my-app-v2
labels:
app: my-app
spec:
replicas: 3
selector:
matchLabels:
app: my-app
version: v2.0.0
template:
metadata:
labels:
app: my-app
version: v2.0.0
annotations:
prometheus.io/scrape: "true"
prometheus.io/port: "9101"
spec:
containers:
- name: my-app
image: containersol/k8s-deployment-strategies
ports:
- name: http
containerPort: 8080
- name: probe
containerPort: 8086
env:
- name: VERSION
value: v2.0.0
livenessProbe:
httpGet:
path: /live
port: probe
initialDelaySeconds: 5
periodSeconds: 5
readinessProbe:
httpGet:
path: /ready
port: probe
periodSeconds: 5
接下来，我们执行一下操作步骤：
1. 启动版本1服务
2. 启动版本2服务
3. 将版本1服务切换到版本2，观察服务情况
启动版本的服务并观察，没有问题。
kubectl apply -f app-v1-svc.yaml kubectl get pods -l app=my-app watch kubectl get pods -l app=my-app
while sleep 0.1; do curl http://127.0.0.1:31539; done Host: my-app-v1-7b4874cd75-dmq8f, Version: v1.0.0 Host: my-app-v1-7b4874cd75-dmq8f, Version: v1.0.0
启动版本2的服务, 因为版本2没有挂到SVC，所以没有办法观察，但是我们可以先启动。
kubectl apply -f app-v2-svc.yaml
这个时候我们进行版本的切换，通过切换标签的方式
kubctl patch service my-ap -p '{"spec":{"selector":{"version":"v2.0.0"}}}'
while sleep 0.1; do curl http://127.0.0.1:31539; done Host: my-app-v2-f885c8d45-r5m6z, Version: v2.0.0 Host: my-app-v2-f885c8d45-r5m6z, Version: v2.0.0
同时，当发现问题的时候，我们再把版本切回到v1.0.0即可。
总结：
1. 蓝绿部署需要准备两套资源，相对有的时候需要的资源会多。
2. 这种情况可以快速还原版本，不会出现滚动更新那样，回滚需要的时间会很久。
四、金丝雀部署
金丝雀部署就是将部分新版本发在旧的容器池里边，然后进行流量观察，比如10%的流量切到新服务上，90%的流量还在旧服务上。如果你想用更精细粒度的话精使用Istio。上图
我们这次还是采用svc的方式进行部署的选择，但是这次我们在选择的时候我们只使用label，不使用版本号。新建 app-v1-canary.yaml, 里边有10个pod支撑这个服务。
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
name: my-app
labels:
app: my-app
spec:
type: NodePort
ports:
- name: http
port: 80
targetPort: http
selector:
app: my-app
---
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
name: my-app-v1
labels:
app: my-app
spec:
replicas: 10
selector:
matchLabels:
app: my-app
version: v1.0.0
template:
metadata:
labels:
app: my-app
version: v1.0.0
annotations:
prometheus.io/scrape: "true"
prometheus.io/port: "9101"
spec:
containers:
- name: my-app
image: containersol/k8s-deployment-strategies
ports:
- name: http
containerPort: 8080
- name: probe
containerPort: 8086
env:
- name: VERSION
value: v1.0.0
livenessProbe:
httpGet:
path: /live
port: probe
initialDelaySeconds: 5
periodSeconds: 5
readinessProbe:
httpGet:
path: /ready
port: probe
periodSeconds: 5
接下来，我们创建v2版本 app-v2-canary.yaml文件
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
name: my-app-v2
labels:
app: my-app
spec:
replicas: 1
selector:
matchLabels:
app: my-app
version: v2.0.0
template:
metadata:
labels:
app: my-app
version: v2.0.0
annotations:
prometheus.io/scrape: "true"
prometheus.io/port: "9101"
spec:
containers:
- name: my-app
image: containersol/k8s-deployment-strategies
ports:
- name: http
containerPort: 8080
- name: probe
containerPort: 8086
env:
- name: VERSION
value: v2.0.0
livenessProbe:
httpGet:
path: /live
port: probe
initialDelaySeconds: 5
periodSeconds: 5
readinessProbe:
httpGet:
path: /ready
port: probe
periodSeconds: 5
我们说一下要执行的步骤：
1. 启动V1的服务版本：10个复本。
2. 启动V2的服务版本：1个复本。
3. 观察V2流量正常的情况的话，那么启动V2的10个复本。
4. 删除V1的10个复本，流量全部到V2上。
启动V1服务，查看服务是否正确，然后观察一下服务。
kubectl apply -f app-v1-canary.yaml kubectl get svc -l app=my-app
curl http://127.0.0.1:30760 watch kubectl get pod
新打开容器，执行命令，启动V2服务。 上边的watch将观察到新增了1个pod, 此时共有11个pod， 2.0.0的版本已经上来了。
kubectl apply -f app-v2-canary.yaml
hile sleep 0.1; do curl http://127.0.0.1:30760; done Host: my-app-v1-7b4874cd75-bhxbp, Version: v1.0.0 Host: my-app-v1-7b4874cd75-wmcqc, Version: v1.0.0 Host: my-app-v1-7b4874cd75-tsh2s, Version: v1.0.0 Host: my-app-v1-7b4874cd75-ml58j, Version: v1.0.0 Host: my-app-v1-7b4874cd75-spsdv, Version: v1.0.0 Host: my-app-v2-f885c8d45-mc2fx, Version: v2.0.0
此时我们观察版本2的服务是否正确，如果正确，那么我们将版本2扩展到10个复本。
kubectl scale --replicas=10 deploy my-app-v2
这个时候版本1和版本2一样了。我们再将版本1的pod给清除掉
kubectl delete deploy my-app-v1
如果没有问题可以清理所有服务
kubectl delete all -l app=my-app
结论：
1. 因为有部分版本在线上运行，我们能够对其日志进行观察和追踪、定位问题。
2. 如果有问题也能快速将新版本清理掉
3. 如果没有问题，相比于蓝绿的话，发布较慢。
4. 对代码信心不足的情况可以采用此方法，影响范围较小。
五、A/B测试
这种方法一般适合于业务场景测试，比如场景A的情况下带来的交易额是否会增大，也就是针对不同的人展示不同的界面，然后来观察效益。
这个时候，我们需要在需要对流量进行按权重分发，或者是在Header， cookie 中做文章。比如，我们可以采用Istio进行权限的分发。
route: - tags: version: v1.0.0 weight: 90 - tags: version: v2.0.0 weight: 10
结论：
1. 这种方法可以将流量进行分发，我们需要做一个全局的链路跟踪
2. 这种其实不属于部署范围，是流量分发的一种机制。
六、无损发布
我们经常会遇到的情况是，程序正在运行的时候，pod突然停止了，这个时候，执行的一半的程序很可能会对数据的完整性造成影响。这个时候就需要我们精巧的设计，流量的切换，优雅的停服务。
有开源的OpenKruise v0.5.0支持无损发布
基于service mesh网络服务，无损发布的方法是采用K8S+Istio边车模式+envoy实现无损发布。
阿里云也有企业级的EDAS，支持无损发布，有兴趣的同学也可以去学习一下。、
好了。有问题的同学欢迎留言。
