使用 KubeSphere 实现微服务的灰度发布

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前言

今天来说一说,在 KubeSphere 中两个 " 小姐姐 " 如何来回切换,这是什么意思哩?其实就是互联网产品中常用的灰度发布方式。

互联网产品需要快速迭代上线,既要保证新功能运行正常,又要保证质量,一旦出现问题可以很快控制局面,就需要设计一套灰度发布系统。用大白话讲就是某个 APP 的新版本已经开发完成了,而老版本用户正在正常使用着,这个时候要是直接上线新版本,那么所有的用户都会用新版本,但是这种情况下,一旦出现问题,将导致所有的用户都不可用,所以会有策略的挑选一部分用户先用新版本,即使出现问题,也只是一小部分用户,方便回滚到旧版本,提升用户良好的体验性。

概述

灰度发布(又名金丝雀发布)是指在黑与白之间,能够平滑过渡的一种发布方式。在其上可以进行 A/B testing,即让一部分用户继续用产品特性 A,一部分用户开始用产品特性 B,如果用户对 B 没有什么反对意见,那么逐步扩大范围,把所有用户都迁移到 B 上面来。灰度发布可以保证整体系统的稳定,在初始灰度的时候就可以发现、调整问题,以保证其影响度。

我们假设这个 A/B,就是 A 小姐姐和 B 小姐姐。

KubeSphere 的微服务治理功能

KubeSphere 基于 Istio 微服务框架提供可视化的微服务治理功能,如果您在 Kubernetes 上运行和伸缩微服务,您可以为您的分布式系统配置基于 Istio 的微服务治理功能。KubeSphere 提供统一的操作界面,便于您集成并管理各类工具,包括 Istio、Envoy 和 Jaeger 等。

流量治理

  • 金丝雀发布提供灵活的灰度策略,将流量按照所配置的比例转发至当前不同的灰度版本
  • 蓝绿部署支持零宕机部署,让应用程序可以在独立的环境中测试新版本的功能和特性
  • 流量镜像模拟生产环境,将实时流量的副本发送给被镜像的服务
  • 熔断机制支持为服务设置对单个主机的调用限制

在 KubeSphere 中应用治理可以以可插拔式方式开启。开启后如下:

准备工作

创建一个 SpringBoot 的项目用于测试,如下 pom.xml 文件:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>

<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
  xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
  <modelVersion>4.0.0</modelVersion>

  <groupId>com.pkulaw</groupId>
  <artifactId>ServiceA</artifactId>
  <version>1.0-SNAPSHOT</version>

  <name>ServiceA</name>

  <parent>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId>
    <version>2.7.0</version>
    <relativePath/> <!-- lookup parent from repository -->
  </parent>

  <properties>
    <project.build.sourceEncoding>UTF-8</project.build.sourceEncoding>
    <java.version>1.8</java.version>
    <docker.image.prefix>springboot</docker.image.prefix>
  </properties>

  <dependencies>
    <dependency>
      <groupId>org.springframework.boot</groupId>
      <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
    </dependency>
    <dependency>
      <groupId>org.springframework.boot</groupId>
      <artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId>
      <scope>test</scope>
    </dependency>

    <!-- 引入Actuator监控依赖 -->
    <dependency>
      <groupId>org.springframework.boot</groupId>
      <artifactId>spring-boot-starter-actuator</artifactId>
    </dependency>

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

    <dependency>
      <groupId>cn.hutool</groupId>
      <artifactId>hutool-all</artifactId>
      <version>5.8.0</version>
    </dependency>
  </dependencies>

  <build>
    <finalName>ServiceA</finalName>
    <plugins>
      <plugin>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-maven-plugin</artifactId>
      </plugin>
    </plugins>
  </build>
</project>

复制代码

controller 代码:

@RestController
@Slf4j
public class CommonController {

    /**
     * 返回A/B小姐姐图片
     * @param response
     * @throws IOException
     */
    @RequestMapping(method = RequestMethod.GET, produces = "image/jpeg")
    public void getImage2(HttpServletResponse response) throws IOException {
        ClassPathResource classPathResource = new ClassPathResource("images/B.jpg");
        InputStream  inputStream = classPathResource.getInputStream();
        //将InputStream 转 File
        File file = asFile(inputStream);
        FileCopyUtils.copy(new FileInputStream(file), response.getOutputStream());
        response.setHeader("Content-Type", "application/octet-stream");
    }

    /**
     * InputStream To File
     * @param in
     * @return
     * @throws IOException
     */
    public static File asFile(InputStream in) throws IOException {
        File tempFile = File.createTempFile("test", ".tmp");
        tempFile.deleteOnExit();
        FileOutputStream out = new FileOutputStream(tempFile);
        IOUtils.copy(in, out);
        return tempFile;
    }
}
复制代码

注:直接通过接口返回一张图片。

项目目录结构如下:

镜像构建

在 KubeSphere 中有个超炫的功能叫镜像构建器,镜像构建器(Image Builder)是将代码或者制品制作成容器镜像的工具。您可以通过简单的设置将制品或代码直接制作成容器镜像,无需 Dockerfile 文件。

上面图片来自 KubeSphere 镜像构建官方介绍。

3.3.0 版本中就长下面这个样子:

harbor 中新建项目

创建镜像构建器

gitlab 仓库秘钥和 harbor 镜像服务提前设置好。镜像名称为 service-a/service-a,镜像标签设置为 v1。

创建成功后,开始运行

构建成功如上所示。

harbor 中查看 v1 标签的镜像

以上就是 v1 版本由来的整个过程,我们简称为 A 小姐姐。

接下来制作 B 小姐姐,新建一个代码分支为 release, 调整代码返回为 B 小姐姐。

构建 v2 版本的镜像,也就是我们的 B 小姐姐。

项目网关

KubeSphere 项目中的网关是一个 NGINX Ingress 控制器。KubeSphere 内置的用于 HTTP 负载均衡的机制称为应用路由 (Ingress 路由规则),它定义了从外部到集群服务的连接规则。如需允许从外部访问服务,用户可创建路由资源来定义 URI 路径、后端服务名称等信息。

KubeSphere 除了提供项目范围的网关外,还提供集群范围的网关,使得所有项目都能共享全局网关。

在 KubeSphere 中开启项目网关以从外部访问服务和路由。

自制应用

在 KubeSphere 中实现金丝雀发布,必须先开启应用治理,且必须有一个可用的应用。

KubeSphere 支持基于模板的应用和自制应用。基于模板的应用创建自 KubeSphere 应用商店或应用模板,自制应用由用户自定义。这里我们以自制应用为例。

创建自制应用

创建服务

选择无状态服务

容器端口为 ServiceA 服务的端口 7777

在这里添加路由规则后,KubeSphere 会自动帮我们创建 ingress 路由规则。

创建成功后如下:

应用路由下会自动生成 ingress 路由规则,如下:

配置本地 hosts, 如:192.168.0.156 servicea.com 点击访问服务,立即返回 A 小姐姐,如下:

金丝雀发布

创建金丝雀发布任务

可以指定流量进行分配,也可以指定请求参数

创建成功,查看任务状态

默认 v1 和 v2 各占 50% 流量。

请求服务来查看流量走向,v1 和 v2 各占 50% 流量

拖动滑块设置发送给 v1 版本的流量比例和发送给 v2 版本的流量比例。

总结

利用 KubeSphere 我们可以很轻松的实现金丝雀发布,缓慢地向一小部分用户推送变更,从而将版本升级的风险降到最低。

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