手把手教你在 TKE 集群中實作簡單的藍綠發布和灰度發布-有解無憂

概述

如何在騰訊云 Kubernetes 集群實作藍綠發布和灰度發布？通常要向集群額外部署其它開源工具來實作，比如 Nginx Ingress，Traefik 等，或者讓業務上 Service Mesh（服務網格），利用服務網格的能力來實作，這些方案多多少少都是需要一點點門檻的，如果藍綠發布或灰度發布的需求不復雜，同時不希望讓集群引入更多的組件或復雜的用法，可以考慮使用本文的簡單方案，利用 Kubernetes 原生的特性以及騰訊云 TKE/EKS 集群自帶的 LB 插件實作簡單的藍綠發布和灰度發布，

注: 本文適用產品范圍: TKE 集群、EKS 集群 (彈性集群)

原理介紹

我們通常使用 Deployment、StatefulSet 等 Kubernetes 自帶的作業負載來部署業務，每個作業負載都管理一組 Pod，以 Deployment 為例:

通常還會為每個作業負載創建對應的 Service，Service 通過 selector 來匹配后端 Pod，其它服務或者外部通過訪問 Service 即可訪問到后端 Pod 提供的服務，要對外暴露可以直接將 Service 型別設定為 LoadBalancer，LB 插件會自動為其創建 CLB (騰訊云負載均衡器) 作為流量入口，

如何實作藍綠發布？以 Deployment 為例，集群中部署兩個不同版本的 Deployment，它們的 Pod 擁有共同的 label，但有一個 label 的值不同，用于區分不同的版本，Service 使用 selector 選中了其中一個版本的 Deployment 的 Pod，通過修改 Service 的 selector 中決定服務版本的 label 的值來改變 Service 后端對應的 Deployment，實作讓服務從一個版本直接切換到另一個版本，即藍綠發布:

如何實作灰度發布？雖然我們通常會為每個作業負載都創建一個 Service，但 Kubernetes 并沒有限制 Service 一定要與作業負載一一對應，因為 Service 是通過 selector 來匹配后端 Pod 的，只要不同作業負載的 Pod 都能被相同 selector 選中，就可以實作一個 Service 對應多個版本的作業負載的效果，調整不同版本作業負載的副本數就相當于調整不同版本服務的權重，實作灰度發布:

使用 YAML 創建資源

本文的示例將使用 yaml 的方式部署作業負載和創建 Service，有兩種操作方式，

方式一：在 TKE 或 EKS 控制臺右上角點擊 YAML 創建資源，然后將本文示例的 yaml 粘貼進去:

方式二：將示例的 yaml 保存成檔案，然后使用 kubectl 指定 yaml 檔案來創建，如: kubectl apply -f xx.yaml ，

部署多版本作業負載

要實作藍綠發布或灰度發布，首先我們需要在集群中部署多個版本的作業負載，這里以簡單的 nginx 為例，部署第一個版本:

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx-v1
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
      version: v1
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
        version: v1
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: "openresty/openresty:centos"
        ports:
        - name: http
          protocol: TCP
          containerPort: 80
        volumeMounts:
        - mountPath: /usr/local/openresty/nginx/conf/nginx.conf
          name: config
          subPath: nginx.conf
      volumes:
      - name: config
        configMap:
          name: nginx-v1
---
apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
  labels:
    app: nginx
    version: v1
  name: nginx-v1
data:
  nginx.conf: |-
    worker_processes  1;
    events {
        accept_mutex on;
        multi_accept on;
        use epoll;
        worker_connections  1024;
    }
    http {
        ignore_invalid_headers off;
        server {
            listen 80;
            location / {
                access_by_lua '
                    local header_str = ngx.say("nginx-v1")
                ';
            }
        }
    }

再部署第二個版本:

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx-v2
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
      version: v2
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
        version: v2
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: "openresty/openresty:centos"
        ports:
        - name: http
          protocol: TCP
          containerPort: 80
        volumeMounts:
        - mountPath: /usr/local/openresty/nginx/conf/nginx.conf
          name: config
          subPath: nginx.conf
      volumes:
      - name: config
        configMap:
          name: nginx-v2
---
apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
  labels:
    app: nginx
    version: v2
  name: nginx-v2
data:
  nginx.conf: |-
    worker_processes  1;
    events {
        accept_mutex on;
        multi_accept on;
        use epoll;
        worker_connections  1024;
    }
    http {
        ignore_invalid_headers off;
        server {
            listen 80;
            location / {
                access_by_lua '
                    local header_str = ngx.say("nginx-v2")
                ';
            }
        }
    }

可以在控制臺看到部署的情況:

實作藍綠發布

為我們部署的 Deployment 創建 LoadBalancer 型別的 Service 對外暴露服務，指定使用 v1 版本的服務:

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx
spec:
  type: LoadBalancer
  ports:
  - port: 80
    protocol: TCP
    name: http
  selector:
    app: nginx
    version: v1

測驗訪問:

$ for i in {1..10}; do curl EXTERNAL-IP; done; # 替換 EXTERNAL-IP 為 Service 的 CLB IP 地址
nginx-v1
nginx-v1
nginx-v1
nginx-v1
nginx-v1
nginx-v1
nginx-v1
nginx-v1
nginx-v1
nginx-v1

全是 v1 版本的回應，現在我們切到 v2 版本，修改 Service 的 selector，讓它選中 v2 版本的服務，如果在控制臺改，先找到對應 Service，點擊 編輯YAML:

修改 selector 部分:

  selector:
    app: nginx
    version: v2

或者也可以直接用 kubectl 修改:

kubectl patch service nginx -p '{"spec":{"selector":{"version":"v2"}}}'

再次測驗訪問:

$ for i in {1..10}; do curl EXTERNAL-IP; done; # 替換 EXTERNAL-IP 為 Service 的 CLB IP 地址
nginx-v2
nginx-v2
nginx-v2
nginx-v2
nginx-v2
nginx-v2
nginx-v2
nginx-v2
nginx-v2
nginx-v2

全是 v2 版本的回應，成功實作了藍綠發布，

實作灰度發布

相比藍綠發布，我們為不給 Service 指定使用 v1 版本的服務，從 selector 中洗掉 version 標簽，讓 Service 同時選中兩個版本的 Deployment 的 Pod:

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx
spec:
  type: LoadBalancer
  ports:
  - port: 80
    protocol: TCP
    name: http
  selector:
    app: nginx

測驗訪問:

$ for i in {1..10}; do curl EXTERNAL-IP; done; # 替換 EXTERNAL-IP 為 Service 的 CLB IP 地址
nginx-v1
nginx-v1
nginx-v2
nginx-v2
nginx-v2
nginx-v1
nginx-v1
nginx-v1
nginx-v2
nginx-v2

可以看到，一半是 v1 版本的回應，另一半是 v2 版本的回應，現在我們來調節 v1 和 v2 版本的 Deployment 的副本，將 v1 版本調至 1 個副本，v2 版本調至 4 個副本，

可以通過控制臺操作:

也可以通過 kubectl 操作:

kubectl scale deployment/nginx-v1 --replicas=1
kubectl scale deployment/nginx-v2 --replicas=4

然后再次進行訪問測驗:

$ for i in {1..10}; do curl EXTERNAL-IP; done; # 替換 EXTERNAL-IP 為 Service 的 CLB IP 地址nginx-v2nginx-v1nginx-v2nginx-v2nginx-v2nginx-v2nginx-v1nginx-v2nginx-v2nginx-v2$ for i in {1..10}; do curl EXTERNAL-IP; done; # 替換 EXTERNAL-IP 為 Service 的 CLB IP 地址
nginx-v2
nginx-v1
nginx-v2
nginx-v2
nginx-v2
nginx-v2
nginx-v1
nginx-v2
nginx-v2
nginx-v2

可以看到，10 次訪問中只有 2 次回傳了 v1 版本，v1 與 v2 的回應比例與其副本數比例一致，為 1:4，通過控制不同版本服務的副本數就實作了灰度發布，

總結

本文我們介紹了如何在有限的條件下在 Kubernetes 集群中實作簡單的藍綠發布與灰度發布，對于一些簡單的發布需求場景可以考慮使用這種方案，

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