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使用Kruise Rollout实现灰度发布(金丝雀&A/B Testing)

更新时间:

Kruise Rollout是基于Kubernetes的一个标准扩展组件,可以配合原生工作负载(Deployment、StatefulSet)以及OpenKruise工作负载(CloneSet、Adcanced StatefulSet),实现金丝雀发布、A/B Testing发布和蓝绿发布等功能。实现灰度发布、A/B Testing发布和蓝绿发布等功能。本文通过示例介绍如何使用Kruise Rollout灰度发布云原生应用。

索引

前提条件

  • 已创建Kubernetes集群。具体操作,请参见创建Kubernetes托管版集群

    • 如需使用A/B Testing或金丝雀发布的能力,集群版本需为1.19及以上版本。

    • 如需使用分批发布能力,则集群版本需为1.16及以上版本。

  • 已安装kubectl-kruise。关于kubectl-kruise安装路径,请参见kubectl-kruise

Kruise Rollout介绍

Kruise Rollout是OpenKruise社区开源的渐进式交付框架。Kruise Rollout支持配合流量和实例灰度的灰度发布、蓝绿发布、A/B Testing发布。基于Prometheus Metrics指标,Kruise Rollout还可以实现发布过程的自动化分批与暂停,并提供旁路的无感对接、兼容已有的多种工作负载(Deployment、CloneSet、StatefulSet)。更多信息,请参见Kruise Rollout

Kruise Rollout是一种旁路式的工作机制。您只需配置一份Rollout资源并将其下发到K8s集群中,后续的业务发布、升级均无需额外操作,并且可以与Helm、PaaS平台低成本地无缝对接。使用Kruise Rollout实现灰度发布架构如下图所示。gray

准备工作

安装Kruise Rollout组件。

  1. 登录容器服务管理控制台,在左侧导航栏选择集群

  2. 集群列表页面,单击目标集群名称,然后在左侧导航栏,选择运维管理 > 组件管理

  3. 组件管理页面,单击应用管理页签,然后在ack-kruise卡片右下方,单击安装

  4. 在弹出的对话框确认信息后,单击确定

下文基于不同示例介绍如何实现金丝雀发布、A/B Testing发布和蓝绿发布等。

示例1:基于Nginx Ingress实现金丝雀或A/B Testing发布

Nginx Ingress是目前较为普遍的对外暴露服务的方式,ACK集群默认提供此能力。本示例演示如何使用Kruise Rollout + Nginx Ingress实现金丝雀或A/B Testing发布。

  1. 安装Nginx Ingress Controller。

  2. 部署业务应用(Deployment、Service和Ingress)。

    业务应用配置基于Deployment部署一个echoserver服务,并通过Nginx Ingress对外暴露服务。

    1. 使用以下内容,创建echoserver.yaml文件。

      展开查看echoserver.yaml文件

      apiVersion: apps/v1
      kind: Deployment
      metadata:
        name: echoserver
        labels:
          app: echoserver
      spec:
        replicas: 6
        selector:
          matchLabels:
            app: echoserver
        template:
          metadata:
            labels:
              app: echoserver
          spec:
            containers:
            - name: echoserver
               # Mac M1 should choics image can support arm64,such as image e2eteam/echoserver:2.2-linux-arm64
              image: openkruise-registry.cn-shanghai.cr.aliyuncs.com/openkruise/demo:1.10.2
              imagePullPolicy: IfNotPresent
              ports:
              - containerPort: 8080
              env:
              - name: NODE_NAME
                value: version1
              - name: PORT
                value: '8080'
              - name: POD_NAME
                valueFrom:
                  fieldRef:
                    fieldPath: metadata.name
              - name: POD_NAMESPACE
                valueFrom:
                  fieldRef:
                    fieldPath: metadata.namespace
              - name: POD_IP
                valueFrom:
                  fieldRef:
                    fieldPath: status.podIP
      ---
      apiVersion: v1
      kind: Service
      metadata:
        name: echoserver
        labels:
          app: echoserver
      spec:
        ports:
        - port: 80
          targetPort: 8080
          protocol: TCP
          name: http
        selector:
          app: echoserver
      ---
      apiVersion: networking.k8s.io/v1
      kind: Ingress
      metadata:
        name: echoserver
        annotations:
          kubernetes.io/ingress.class: nginx
      spec:
        rules:
        - http:
            paths:
            - backend:
                service:
                  name: echoserver
                  port:
                    number: 80
              path: /apis/echo
              pathType: Exact
    2. 执行以下命令,部署业务应用。

      kubectl apply -f echoserver.yaml
    3. 执行以下命令,获取外部IP。

      kubectl get ingress

      预期输出:

      NAME         CLASS    HOSTS   ADDRESS        PORTS   AGE
      echoserver   <none>   *       EXTERNAL_IP     80     12m
    4. 执行以下命令,查看路由访问情况。

      替换以下<EXTERNAL_IP>为您上一步获取的外部IP。

      curl http://<EXTERNAL_IP>/apis/echo

      预期输出:

      Hostname: echoserver-75d49c475c-ls2bs
      
      Pod Information:
          node name:    version1
          pod name:    echoserver-75d49c475c-ls2bs
          pod namespace:    default
      
      Server values:
          server_version=nginx: 1.13.3 - lua: 10008
  3. 定义Kruise Rollout灰度发布规则。

    以下Rollout资源将定义灰度发布规则,发布分为三批:

    • 第一批:A/B Testing发布,具有header[User-Agent]=Andriod的流量将导入到新版本,其他则为老版本。

    • 第二批:按照流量比例进行灰度,此批次将灰度50%的实例及流量。

    • 第三批:将灰度完成所有的实例。

    1. 使用以下内容,创建rollout.yaml文件。

      展开查看rollout.yaml文件

      # 将如下内容存储到文件rollout.yaml。
      apiVersion: rollouts.kruise.io/v1alpha1
      kind: Rollout
      metadata:
        name: rollouts-demo
        annotations:
          rollouts.kruise.io/rolling-style: partition
      spec:
        objectRef:
          workloadRef:
            apiVersion: apps/v1
            kind: Deployment
            # Deployment Name
            name: echoserver
        strategy:
          canary:
            steps:
            # 如果是金丝雀发布,可以去掉matches字段,仅配置weight即可。
            - matches:
              # A/B Testing发布,基于header的流量灰度方式。
              - headers:
                - type: Exact
                  name: User-Agent
                  value: Andriod
              # 手动决定是否开始下一批次。
              pause: {}
              # 灰度的Pod实例个数1个Pod,也支持配置百分比。
              replicas: 1
              # 此批次灰度的流量比例50%。
            - weight: 50
              replicas: 50%
              # 暂停60s自动进入下一批次,如果需要手动决定,请配置为:pause: {}。
              pause: {duration: 60}
            - weight: 100
              replicas: 100%
              pause: {duration: 60}
            trafficRoutings:
              # Service Name
            - service: echoserver
              ingress:
              # Ingress Name
                name: echoserver
    2. 执行以下命令,将该Rollout资源下发到K8s集群。

      kubectl apply -f rollout.yaml
    3. 执行以下命令,查看Rollout资源状态。

      kubectl get rollout

      预期输出:

      NAME            STATUS    CANARY_STEP   CANARY_STATE   MESSAGE                            AGE
      rollouts-demo   Healthy   3             Completed      workload deployment is completed   7s                              rollout is healthy   32s

      预期输出STATUS=Healthy:表明Rollout资源正常工作。

  4. 升级应用版本。

    Kruise Rollout是一个常态化的配置,将其下发到集群中后,后续业务版本发布只需调整Deployment配置,无需再对Kruise Rollout进行额外操作。例如,业务将echoserver服务镜像版本升级到1.10.3,然后通过执行kubectl apply -f echoserver.yaml命令将Deployment部署到集群。将Deployment配置下发到K8s集群时,除kubectl方式外,也可以使用Helm、Vela等方式。

    1. 修改echoserver.yaml文件,将echoserver服务镜像版本升级到1.10.3。

      # echoserver.yaml
      apiVersion: apps/v1
      kind: Deployment
      metadata:
        name: echoserver
      ...
      spec:
        ...
        containers:
        - name: echoserver
          # mac m1 can choice image e2eteam/echoserver:2.2-linux-arm
          image: openkruise-registry.cn-shanghai.cr.aliyuncs.com/openkruise/demo:1.10.3
          imagePullPolicy: IfNotPresent
          env:
          - name: NODE_NAME
            # 可选操作。此处为清晰展示灰度效果,将value改为version2。
            value: version2
                                      
    2. 执行以下命令,查看Rollout资源的状态。

      kubectl get rollouts rollouts-demo -n default

      预期输出:

      NAME            STATUS        CANARY_STEP   CANARY_STATE   MESSAGE                                                                         AGE
      rollouts-demo   Progressing   1             StepPaused     Rollout is in step(1/1), and you need manually confirm to enter the next step   41m

      通过预期输出的STATUSCANARY,可观察Rollout的过程以及步骤。

      • 若预期输出STATUS=Progressing:表明已经在金丝雀发布过程中。

      • 若预期输出CANARY_STEP=1:表明当前处于第一批次。

      • 若预期输出CANARY_STATE=StepPaused:表明当前批次已经完成,是否需要继续,可通过人工确认。

    3. 使用以下命令,将带有header[User-Agent]=Andriod的流量导入到新版本,其他的流量导入到老版本。

      # 特殊header的请求导入新版本,如以下的version2字段所示。
      curl -H "User-Agent: Andriod" http://<EXTERNAL_IP>/apis/echo
      
      Hostname: echoserver-869877fc87-6bb5h
      
      Pod Information:
          node name: version2
          pod name: echoserver-869877fc87-6bb5h
          pod namespace: default
      
      Server values:
          server_version=nginx: 1.13.3 - lua: 10008
      
      # 其他的请求导入老版本,如以下的version1字段所示。
      curl http://<EXTERNAL_IP>/apis/echo
      
      Hostname: echoserver-869877fc87-6bb5h
      
      Pod Information:
          node name: version1
          pod name: echoserver-869877fc87-6bb5h
          pod namespace: default
      
      Server values:
          server_version=nginx: 1.13.3 - lua: 10008
  5. 确认灰度发布的新版本发布正常后,继续后续发布。

    前面的步骤仅发布部分实例以及部分的金丝雀流量灰度,通过一些业务日志或监控确认新版本发布正常后,可通过rollout.rollouts.kruise.io/rollouts-demo approved命令继续后续发布,其中rollouts-demo表示Rollout资源的名称。

    kubectl get rollouts rollouts-demo -n default
    NAME            STATUS        CANARY_STEP   CANARY_STATE   MESSAGE                                                                         AGE
    rollouts-demo   Progressing   1             StepPaused     Rollout is in step(1/1), and you need manually confirm to enter the next step   41m
    
    # 命令行工具继续后续发布。
    kubectl-kruise rollout approve rollouts/rollouts-demo -n default
    rollout.rollouts.kruise.io/rollouts-demo approved
    
    # 通过CANARY_STEP=2表明已经在进行后面的批次。
    kubectl get rollout
    NAME            STATUS        CANARY_STEP   CANARY_STATE   MESSAGE                                                        AGE
    rollouts-demo   Progressing   2             StepUpgrade    Rollout is in step(2/3), and upgrade workload to new version   141m
    
    # 当STATUS=Healthy,且CANARY_STATE=Completed,表明本次rollout已经全部完结。
    kubectl get rollout
    NAME            STATUS    CANARY_STEP   CANARY_STATE   MESSAGE                                  AGE
    rollouts-demo   Healthy   3             Completed      Rollout progressing has been completed   144m
  6. 可选:若新版本服务异常,可进行业务回滚。

    如果在Rollout过程中,发现新版本服务异常,可以通过Deployment配置恢复到之前版本。然后通过kubectl apply -f echoserver.yaml命令进行部署,无需对Rollout资源做任何改动。

    # echoserver.yaml
    apiVersion: apps/v1
    kind: Deployment
    metadata:
      name: echoserver
    ...
    spec:
      ...
      containers:
      - name: echoserver
        # mac m1 can choice image e2eteam/echoserver:2.2-linux-arm.
        image: openkruise-registry.cn-shanghai.cr.aliyuncs.com/openkruise/demo:1.10.2
        imagePullPolicy: IfNotPresent
            env:
        - name: NODE_NAME
          value: version1

示例2:基于MSE Ingress实现金丝雀或A/B Testing发布

  1. 安装MSE Ingress Controller。具体操作,请参见管理MSE Ingress Controller组件

  2. 授予MSE Ingress Controller访问权限。具体操作,请参见步骤二:为MSE Ingress Controller授权

  3. 创建MseIngressConfig和IngressClass。具体操作,请参见步骤一:通过MseIngressConfig配置MSE云原生网关实例步骤二:创建IngressClass

  4. 部署业务应用(Deployment、Service和Ingress)。

    业务应用配置与示例1的步骤2类似,此处需指定Ingress的ingressClassName=mse,其他应用配置及操作与示例1均相同。

    apiVersion: networking.k8s.io/v1
    kind: Ingress
    metadata:
      name: echoserver
    spec:
      # 此处须指定ingressClassName为mse。
      ingressClassName: mse
      rules:
        - http:
            paths:
              - backend:
                  service:
                    name: echoserver
                    port:
                      number: 80
                path: /apis/echo
                pathType: Exact
  5. 后续的Rollout配置、灰度发布及回滚操作与示例1:基于Nginx Ingress实现金丝雀或A/B Testing发布完全相同。具体操作,请参见示例1的步骤3~步骤6

示例3:基于Pod实例个数灰度的分批发布(基于Nacos等微服务框架的应用)

大多基于微服务框架的应用(例如Nacos)部署到K8s集群时,并不需要配置对应的Service和Ingress,流量调度部分微服务框架已经集成。针对该类型的应用更适合使用Kruise Rollout的分批发布能力,而流量灰度的部分则由微服务框架提供。

  1. 部署业务应用(Deployment)。

    此示例仅包含Deployment,不包含Service和Ingress资源,仅展示Kruise Rollout的分批发布能力,不展示微服务框架部分。

    1. 使用以下内容,创建echoserver.yaml文件。

      展开查看echoserver.yaml文件

      # 将如下内容保存到文件echoserver.yaml。
      apiVersion: apps/v1
      kind: Deployment
      metadata:
        name: echoserver
        labels:
          app: echoserver
      spec:
        replicas: 6
        selector:
          matchLabels:
            app: echoserver
        template:
          metadata:
            labels:
              app: echoserver
          spec:
            containers:
            - name: echoserver
               # mac m1 should choics image can support arm64,such as image e2eteam/echoserver:2.2-linux-arm64
              image: openkruise-registry.cn-shanghai.cr.aliyuncs.com/openkruise/demo:1.10.2
              imagePullPolicy: IfNotPresent
              ports:
              - containerPort: 8080
              env:
              - name: NODE_NAME
                value: version1
              - name: PORT
                value: '8080'
              - name: POD_NAME
                valueFrom:
                  fieldRef:
                    fieldPath: metadata.name
              - name: POD_NAMESPACE
                valueFrom:
                  fieldRef:
                    fieldPath: metadata.namespace
              - name: POD_IP
                valueFrom:
                  fieldRef:
                    fieldPath: status.podIP
    2. 执行以下命令,部署业务应用。

      kubectl apply -f echoserver.yaml
  2. 定义Kruise Rollout灰度发布规则,并通过kubectl apply -f rollout.yaml将资源部署到K8s集群中。

    以下Rollout资源将定义灰度发布规则(无需配置trafficRoutings字段),发布分为三批:

    • 第一批:灰度1个Pod。

    • 第二批:灰度50%的Pod。

    • 第三批:将灰度完所有的实例。

    # 将如下内容存储到文件rollout.yaml。
    apiVersion: rollouts.kruise.io/v1alpha1
    kind: Rollout
    metadata:
      name: rollouts-demo
      annotations:
        rollouts.kruise.io/rolling-style: partition
    spec:
      objectRef:
        workloadRef:
          apiVersion: apps/v1
          kind: Deployment
          # Deployment Name
          name: echoserver
      strategy:
        canary:
          steps:
          # 手动决定是否开始下一批次。
          - pause: {}
            # 灰度的Pod实例个数1个Pod,也支持配置百分比。
            replicas: 1
            # 此批次灰度50% Pod实例。
          - replicas: 50%
            # 暂停60s自动进入下一批次,如果需要手动决定,请配置为:pause: {}。
            pause: {duration: 60}
          - weight: 100
            replicas: 100%
            pause: {duration: 60}
  3. 后续的灰度发布及回滚操作与示例1:基于Nginx Ingress实现金丝雀或A/B Testing发布完全相同。具体操作,请参见示例1的步骤4~步骤6

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