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：

1. 重建（recreate) ：即停止一个原有的容器，然后进行容器的新建。
2. 滚动更新（rollingUpdate)：停掉一个容器，然后更新一个容器。 
3. 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。
4. 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。
5. 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。
6. 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。