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1
Kubernetes

都什麼年代了，還在學 Kubernetes系列 第 23 篇

學 Kubernetes 的第二十三天 - Deployment strategy - 實作 (1)

16th鐵人賽 kubernetes k8s
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昨天的章節中，我們已經初步的了解多種部署策略的原理，但只看不做可感受不到部署策略的魅力。在接下來的兩天，我們將透過大量實作來熟悉它們。

實作: Recreate

下面我們會透過原生 Kubernetes 實作 Recreate 部署策略 。

組態檔案: my-app-svc.yaml

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: my-app-svc
  labels:
    app: my-app-svc
spec:
  type: NodePort
  selector:
    app: my-app
  ports:
  - name: http
    port: 8080
    targetPort: 8080
    nodePort: 30000

組態檔案: my-app-v1.yaml

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: my-app
  labels:
    app: my-app
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: my-app
  strategy:
    type: Recreate
  template:
    metadata:
      name: my-app
      labels:
        app: my-app
    spec:
      containers:
      - name: my-app
        image: lofairy/foo
        ports:
        - name: http
          containerPort: 8080
        livenessProbe:
          httpGet:
            path: /
            port: http
          initialDelaySeconds: 5
          periodSeconds: 5
        readinessProbe:
          httpGet:
            path: /
            port: http
          periodSeconds: 5

組態檔案: my-app-v2.yaml

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: my-app
  labels:
    app: my-app
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: my-app
  strategy:
    type: Recreate
  template:
    metadata:
      name: my-app
      labels:
        app: my-app
    spec:
      containers:
      - name: my-app
        image: lofairy/bar
        ports:
        - name: http
          containerPort: 8080
        livenessProbe:
          httpGet:
            path: /
            port: http
          initialDelaySeconds: 5
          periodSeconds: 5
        readinessProbe:
          httpGet:
            path: /
            port: http
          periodSeconds: 5

v1 與 v2 兩個 Deployment 幾乎一樣，唯一的差異是使用了不同版本的映像檔:

  • lofairy/foo: 訪問該映像檔建立的應用，會得到回應 {"message": "foo"}
  • lofairy/bar: 訪問該映像檔建立的應用，會得到回應 {"message": "bar"}

接下來按照下面的步驟來驗證Recreate策略：

  1. v1 提供服務
  2. 刪除 v1
  3. 部署 v2
  4. 等待所有副本準備就緒

建立資源

  • 部署 v1 應用，以及 Service
kubectl apply -f my-app-v1.yaml my-app-svc.yaml
  • 測試 my-app 是否部署成功
curl http://0.0.0.0:30000
---
{
    "message": "foo"
}

可以看到 v1 的應用正常運行了。

更新版本

為了查看部署的變化，我們進行以下動作:

  • 打開一個新終端 t1 ，運行以下命令來持續訪問 Service
while sleep 0.1; do curl http://0.0.0.0:30000; echo ""; done
  • 部署 v2 應用
kubectl apply -f my-app-v2.yaml
  • 回到終端 t1 ，查看結果
[...]
{"message":"foo"}
{"message":"foo"}
{"message":"foo"}
{"message":"foo"}
{"message":"foo"}
curl: (52) Empty reply from server

curl: (52) Empty reply from server
  • 使用 curl + c 中斷命令，重新執行持續訪問的命令
^C
while sleep 0.1; do curl http://0.0.0.0:30000; echo ""; done
{"message":"bar"}
{"message":"bar"}
{"message":"bar"}
{"message":"bar"}
[...]

可以看到部署 v2 時，服務被中斷了。當我們再次訪問時，服務已經從 v1 切換到 v2。

  • 查看 my-app Deployment 事件
kubectl get events --field-selector involvedObject.kind=Deployment,involvedObject.name=my-app

結果如下

LAST SEEN   TYPE     REASON              OBJECT              MESSAGE
51s         Normal   ScalingReplicaSet   deployment/my-app   Scaled down replica set my-app-7f67f6f7fb to 0 from 3
51s         Normal   ScalingReplicaSet   deployment/my-app   Scaled up replica set my-app-678d754bb9 to 3 from 0

可以看到，該策略在部署時，會同時 scaled down 所有舊版本的副本，並同時 scale up 所有新版本的副本。所以停機時間取決於應用程式的關閉和啟動消耗的時間。

實作: Rolling update

下面我們會透過原生 Kubernetes 實作 Rolling update 部署策略 。

組態檔案: my-app-svc.yaml

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: my-app-svc
  labels:
    app: my-app-svc
spec:
  type: NodePort
  selector:
    app: my-app
  ports:
  - name: http
    port: 8080
    targetPort: 8080
    nodePort: 30000

組態檔案: my-app-v1.yaml

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: my-app
  labels:
    app: my-app
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: my-app
  strategy:
    type: RollingUpdate
    rollingUpdate:
      maxSurge: 1
      # maxUnavailable設定為0可以完全確保在滾動更新期間服務不受影響
      maxUnavailable: 0
  template:
    metadata:
      name: my-app
      labels:
        app: my-app
    spec:
      containers:
      - name: my-app
        image: lofairy/foo
        ports:
        - name: http
          containerPort: 8080
        livenessProbe:
          httpGet:
            path: /
            port: http
          initialDelaySeconds: 5
          periodSeconds: 5
        readinessProbe:
          httpGet:
            path: /
            port: http
          # 初始延遲設定高點可以更好地觀察滾動更新過程
          initialDelaySeconds: 15
          periodSeconds: 5

組態檔案: my-app-v2.yaml

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: my-app
  labels:
    app: my-app
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: my-app
  strategy:
    type: RollingUpdate
    rollingUpdate:
      maxSurge: 1
      # maxUnavailable設定為0可以完全確保在滾動更新期間服務不受影響
      maxUnavailable: 0
  template:
    metadata:
      name: my-app
      labels:
        app: my-app
    spec:
      containers:
      - name: my-app
        image: lofairy/foo
        ports:
        - name: http
          containerPort: 8080
        livenessProbe:
          httpGet:
            path: /
            port: http
          initialDelaySeconds: 5
          periodSeconds: 5
        readinessProbe:
          httpGet:
            path: /
            port: http
          # 初始延遲設定高點可以更好地觀察滾動更新過程
          initialDelaySeconds: 15
          periodSeconds: 5

組態檔案我們設定 spec.strategy.type=RollingUpdate 使 Deployment 使用滾動更新的策略來更新應用，並且調整探針的 initialDelaySeconds 方便我們觀察滾動更新的過程。

接下來我們按下面的步驟來驗證 Rolling Update 策略：

  1. v1 提供服務
  2. 部署 v2
  3. 等待直到所有副本都被 v2 替換完成

建立資源

  • 部署 v1 應用，以及 Service
kubectl apply -f my-app-v1.yaml my-app-svc.yaml
  • 測試 my-app 是否部署成功
curl localhost:30000
---
{
    "message": "foo"
}

可以看到 v1 的應用正常運行了

更新版本

為了查看部署的變化，我們進行以下動作:

  • 打開一個新終端 t1 ，運行以下命令來持續訪問 Service
while sleep 0.1; do curl http://0.0.0.0:30000; echo ""; done
  • 部署 v2 應用
kubectl apply -f my-app-v2.yaml
  • 回到終端 t1 ，查看結果
{"message":"foo"}
{"message":"foo"}
{"message":"foo"}
{"message":"foo"}
{"message":"foo"}
{"message":"foo"}
{"message":"foo"}
{"message":"foo"}
{"message":"foo"}
[...]
{"message":"foo"}
{"message":"foo"}
{"message":"foo"}
{"message":"foo"}
{"message":"foo"}
{"message":"foo"}
{"message":"foo"}
{"message":"bar"}
[...]
{"message":"foo"}
{"message":"bar"}
{"message":"bar"}
{"message":"bar"}
{"message":"bar"}
{"message":"bar"}
{"message":"bar"}
{"message":"bar"}
{"message":"bar"}

可以看到部署 v2 時，回應從全部都是 {"message":"foo"} 變成 {"message":"foo"}, {"message":"bar"} 共存，最後全部都變為 {"message":"bar"}。而且 v1 與 v2 回應的比例平穩且緩慢的爬升下降。

  • 查看 my-app Deployment 事件，使用以下命令
kubectl get events --field-selector involvedObject.kind=Deployment,involvedObject.name=my-app

結果如下

LAST SEEN   TYPE     REASON              OBJECT              MESSAGE
90s         Normal   ScalingReplicaSet   deployment/my-app   Scaled up replica set my-app-5d8f87f974 to 1
70s         Normal   ScalingReplicaSet   deployment/my-app   Scaled down replica set my-app-678d754bb9 to 2 from 3
70s         Normal   ScalingReplicaSet   deployment/my-app   Scaled up replica set my-app-5d8f87f974 to 2 from 1
49s         Normal   ScalingReplicaSet   deployment/my-app   Scaled down replica set my-app-678d754bb9 to 1 from 2
49s         Normal   ScalingReplicaSet   deployment/my-app   Scaled up replica set my-app-5d8f87f974 to 3 from 2
29s         Normal   ScalingReplicaSet   deployment/my-app   Scaled down replica set my-app-678d754bb9 to 0 from 1

可以看到，該策略在部署時，會 scaled down 一個 v1 副本後，再 scale up 一個 v2 副本，直到部署完成。所以中間不會出現停機時間。

暫停更新

部署的過程中，我們使用以下指令暫停滾動更新

kubectl rollout pause deploy my-app

檢查 Deployment 詳細資訊

kubectl describe deploy my-app

結果如下:

Name:                   my-app
[...]
Replicas:               3 desired | 2 updated | 4 total | 4 available | 0 unavailable
StrategyType:           RollingUpdate
[...]
RollingUpdateStrategy:  0 max unavailable, 1 max surge
[...]
Conditions:
  Type           Status   Reason
  ----           ------   ------
  Available      True     MinimumReplicasAvailable
  Progressing    Unknown  DeploymentPaused
OldReplicaSets:  my-app-678d754bb9 (2/2 replicas created)
NewReplicaSet:   my-app-5d8f87f974 (2/2 replicas created)
Events:
  Type    Reason             Age    From                   Message
  ----    ------             ----   ----                   -------
  Normal  ScalingReplicaSet  2m18s  deployment-controller  Scaled up replica set my-app-678d754bb9 to 3
  Normal  ScalingReplicaSet  69s    deployment-controller  Scaled up replica set my-app-5d8f87f974 to 1
  Normal  ScalingReplicaSet  49s    deployment-controller  Scaled down replica set my-app-678d754bb9 to 2 from 3
  Normal  ScalingReplicaSet  49s    deployment-controller  Scaled up replica set my-app-5d8f87f974 to 2 from 1

可以看到 v1 和 v2 副本同時存在 2 個，並且 Conditions => Progressing 為 DeploymentPaused

使用以下指令繼續滾動更新

kubectl rollout resume deploy my-app

查看回滾過程

如果在滾動更新過程中發現新版本應用有問題，我們可以通過以下指令進行回滾:

kubectl rollout undo deploy my-app
  • 查看 my-app Deployment 事件
kubectl get events --field-selector involvedObject.kind=Deployment,involvedObject.name=my-app

結果如下

LAST SEEN   TYPE     REASON              OBJECT              MESSAGE
3m26s       Normal   ScalingReplicaSet   deployment/my-app   Scaled up replica set my-app-69c99b4757 to 3
2m55s       Normal   ScalingReplicaSet   deployment/my-app   Scaled up replica set my-app-5d8f87f974 to 1
2m35s       Normal   ScalingReplicaSet   deployment/my-app   Scaled down replica set my-app-69c99b4757 to 2 from 3
2m35s       Normal   ScalingReplicaSet   deployment/my-app   Scaled up replica set my-app-5d8f87f974 to 2 from 1
2m15s       Normal   ScalingReplicaSet   deployment/my-app   Scaled down replica set my-app-69c99b4757 to 1 from 2
2m15s       Normal   ScalingReplicaSet   deployment/my-app   Scaled up replica set my-app-5d8f87f974 to 3 from 2
114s        Normal   ScalingReplicaSet   deployment/my-app   Scaled down replica set my-app-69c99b4757 to 0 from 1
79s         Normal   ScalingReplicaSet   deployment/my-app   Scaled up replica set my-app-69c99b4757 to 1 from 0
59s         Normal   ScalingReplicaSet   deployment/my-app   Scaled down replica set my-app-5d8f87f974 to 2 from 3
18s         Normal   ScalingReplicaSet   deployment/my-app   (combined from similar events): Scaled down replica set my-app-5d8f87f974 to 0 from 1

可以看到，使用 Rolling update 部署策略時，回滾也是使用同樣的策略。

參考

Kubernetes 部署策略详解-阳明的博客|Kubernetes|Istio|Prometheus|Python|Golang|云原生 (qikqiak.com)


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