Day-23 服務的部署策略 - 介紹

前言

在軟體開發中，唯一不變的就是改變，如何在軟體更新迭代中降低服務中斷的風險，是一個重要的課題。

接下來幾天會介紹 服務的部署策略，並透過 Nginx、Argo Rollouts、Flipt 等工具來實現。
首先，讓我們了解幾種常見的部署策略

• 重建部署（Recreate）
• 滾動部署（Rolling Update）
• 藍綠部署（Blue/Green）
• 金絲雀部署（Canary）

以下介紹會將舊版本的服務稱為 版本V1，而新版本的服務稱為 版本V2

重建部署（Recreate）

此策略會先關閉 版本V1 的服務，再啟動 版本V2，故會產生服務中斷。中斷時間長短取決於 版本V1 關閉到 版本V2 啟動之間所花費的時間。

圖檔來自: Six Strategies for Application Deployment

顯而易見，這種方式不適合 Web 或 API 類服務，因為它會嚴重影響服務可用性。然而，對於排程類服務來說，這種策略非常合適，因為排程任務通常不希望多個 Pod 實例同時運行，以避免競爭條件（race condition）。

能透過設定 Kubernetres Deployment 的 .spec.strategy.type==Recreate 屬性來使用此策略。

滾動部署（Rolling Update）

滾動部署逐步切換流量到新版本服務上當 版本V2 的 Instance 建立好並準備好接收流量時，會將部分流量轉導至 版本V2 的 Instance，然後才關閉 版本V1，這個過程會反覆執行直到 版本V2 取代了 版本V1 全部的 Instance。

圖檔來自: Six Strategies for Application Deployment

這種方式可以在不影響服務的情況下進行更新。Kubernetes Deployment 的默認部署策略就是滾動更新，並且可以根據服務需求來調整更新效率。

也能透過設定 Kubernetres Deployment 的 .spec.strategy.type==RollingUpdate 顯性指定此策略 並 搭配以下屬性控制更新效率

• maxUnavailable：更新過程中允許多少個 Pod 是不可用的，可以設置為絕對數字或百分比。
• maxSurge：更新過程中允許超過所需副本數的額外 Pod，這可以加速更新，值可以是絕對數字或百分比。

但 Rolling Update 仍有以下限制：

• 更新時間較長： 逐步替換 Pod 會延長更新時間，特別是對大型應用程序。
• 新舊版本混合： 更新期間，新舊版本同時存在，可能導致用戶體驗不一致，尤其在版本不兼容時。
• 無法精確控制流量：難以在更新前驗證新版本服務是否正常。

藍綠部署（Blue/Green）

藍綠部署的原理是在不影響現有服務的情況下，先將 版本V2 完整部署並驗證服務正常後，再一次將流量從 版本V1 切換至 版本V2。

圖檔來自: Six Strategies for Application Deployment

這個方式解決了Rolling Update的限制，能即時的切換服務版本，避免了版本混合問題，並且當 版本V2 部署完成後，能透過內部測試的方式提前驗證新版本是否符合要求。

而藍綠部署的代價是必須花費雙倍的系統資源，因為必須同時運行新舊版本的服務。

📘 Kubernetes workload 原生未提供此部署策略，需要搭配其他解決方案。

金絲雀部署（Canary）

金絲雀部署是一種逐步切換流量的策略，通常會將一部分（例如 10%）的流量轉移到 版本V2，其餘流量仍然發送到 版本V1。根據版本V2 的運行情況，逐步增加流量，直到完全替換 版本V1。

圖檔來自: Six Strategies for Application Deployment

這個策略再系統進行高風險變更且對測試涵蓋率缺乏信心特別好用，它允許運維團隊逐步觀察新版本的運行狀況，並在發現問題時快速回滾。

你永遠不知道尤其 Legacy 系統幫你準備了什麼驚喜。

圖檔來自: Bug Smashing — A Guide To Debug Your App

📘 Kubernetes workload 原生未提供此部署策略，需要搭配其他解決方案。

小結

本文介紹了四種常見的服務部署策略：重建部署（Recreate）、滾動部署（Rolling Update）、藍綠部署（Blue/Green）、以及金絲雀部署（Canary）。每種策略都有其適用場景與優缺點。

• 重建部署（Recreate）：簡單直接，但會產生服務中斷，不適合需要持續可用的服務。
• 滾動部署（Rolling Update）：透過逐步替換來實現無中斷更新，但可能會遇到新舊版本混合的問題。
• 藍綠部署（Blue/Green）：可即時切換新舊版本，避免版本混合，但需要雙倍資源來運行。
• 金絲雀部署（Canary）：逐步轉移部分流量到新版本，適合高風險更新，但需要進一步的流量控制工具。

明天我們會透過 Nginx Ingress Controller 來實現 Kubernetes 原生支援的兩個部署策略：藍綠部署（Blue/Green）、以及金絲雀部署（Canary）。

Refernce

• Six Strategies for Application Deployment
• Bug Smashing — A Guide To Debug Your App