詳解k8s零停機滾動發佈微服務 - kubernetes

一、前言

在當下微服務架構盛行的時代，用戶但願應用程序時時刻刻都是可用，爲了知足不斷變化的新業務，須要不斷升級更新應用程序，有時可能須要頻繁的發佈版本。實現"零停機"、「零感知」的持續集成(Continuous Integration)和持續交付/部署(Continuous Delivery)應用程序，一直都是軟件升級換代不得不面對的一個難題和痛點，也是一種追求的理想方式，也是DevOps誕生的目的。

二、滾動發佈

把一次完整的發佈過程，合理地分紅多個批次，每次發佈一個批次，成功後，再發佈下一個批次，最終完成全部批次的發佈。在整個滾動過程期間，保證始終有可用的副本在運行，從而平滑的發佈新版本，實現零停機(without an outage)、用戶零感知，是一種很是主流的發佈方式。因爲其自動化程度比較高，一般須要複雜的發佈工具支撐，而k8s能夠完美的勝任這個任務。

三、k8s滾動更新機制

k8s建立副本應用程序的最佳方法就是部署(Deployment)，部署自動建立副本集(ReplicaSet)，副本集能夠精確地控制每次替換的Pod數量，從而能夠很好的實現滾動更新。具體來講，k8s每次使用一個新的副本控制器(replication controller)來替換已存在的副本控制器，從而始終使用一個新的Pod模板來替換舊的pod模板。

大體步驟以下：

1. 建立一個新的replication controller。
2. 增長或減小pod副本數量，直到知足當前批次指望的數量。
3. 刪除舊的replication controller。

四、演示

使用kubectl更新一個已部署的應用程序，並模擬回滾。爲了方便分析，將應用程序的pod副本數量設置爲10。

kubectl -n k8s-ecoysystem-apps scale deployment helloworldapi  --replicas=10

4.1. 發佈微服務

查看部署列表
$ kubectl get deployments -n k8s-ecoysystem-apps
查看正在運行的pod
$ kubectl get pods -n k8s-ecoysystem-apps
經過pod描述，查看應用程序的當前映像版本
$ kubectl describe pods -n k8s-ecoysystem-apps

升級鏡像版本到v2.3
$ kubectl -n k8s-ecoysystem-apps set image deployments/helloworldapi helloworldapi=registry.wuling.com/justmine/helloworldapi:v2.3

4.2. 驗證發佈

檢查rollout狀態
kubectl -n k8s-ecoysystem-apps rollout status deployments/helloworldapi 
檢查pod詳情
kubectl describe pods -n k8s-ecoysystem-apps

從上圖能夠看到，鏡像已經升級到v2.3版本

4.3. 回滾發佈

kubectl -n k8s-ecoysystem-apps rollout undo deployments/helloworldapi

到目前爲止，整個滾動發佈工做就圓滿完成了！！！
那麼若是咱們想回滾到指定版本呢？答案是k8s完美支持，而且還能夠經過資源文件進行配置保留的歷史版次量。因爲篇幅有限，感興趣的朋友，能夠本身下去實戰，回滾命令以下：

# 1. 查看版次
kubectl -n k8s-ecoysystem-apps rollout history deployment/helloworldapi
# 2. 回滾到指定版次
kubectl -n k8s-ecoysystem-apps rollout undo deployment/helloworldapi  --to-revision=<版次>

五、原理

k8s精確地控制着整個發佈過程，分批次有序地進行着滾動更新，直到把全部舊的副本所有更新到新版本。實際上，k8s是經過兩個參數來精確地控制着每次滾動的pod數量：

• maxSurge 滾動更新過程當中運行操做指望副本數的最大pod數，能夠爲絕對數值(eg：5)，但不能爲0；也能夠爲百分數(eg：10%)。默認爲25%。
• maxUnavailable 滾動更新過程當中不可用的最大pod數，能夠爲絕對數值(eg：5)，但不能爲0；也能夠爲百分數(eg：10%)。默認爲25%。

若是未指定這兩個可選參數，則k8s會使用默認配置：

kubectl -n k8s-ecoysystem-apps get deployment helloworldapi -o yaml

5.1. 剖析部署概況

• DESIRED 最終指望處於READY狀態的副本數
  
• CURRENT 當前的副本總數
  
• UP-TO-DATE 當前完成更新的副本數
  
• AVAILABLE 當前可用的副本數

當前的副本總數 = 10 + 10 * 25% = 13，因此CURRENT爲13。
當前可用的副本數 = 10 - 10 * 25% = 8，因此AVAILABLE爲8。

5.2. 剖析部署詳情

kubectl -n k8s-ecoysystem-apps describe deployment helloworldapi

整個滾動過程是經過控制兩個副本集來完成的，新的副本集：helloworldapi-6564f59f66；舊的副本集：helloworldapi-6f4959c8c7 。
理想狀態下的滾動過程：

1. 建立了一個新的副本集，併爲其分配3個新版本的pod，使副本總數達到13，一切正常。
2. 通知舊副本集，銷燬2箇舊版本的pod，使可用副本總數保持到8，一塊兒正常。
3. 當兩個副本銷燬成功後，通知新副本集，再新增2個新版本的pod，使副本總數達到13，一切正常。
   只要銷燬成功，新副本集就會創造新的pod，一直循環，直到舊的副本集pod數量爲0。

滾動升級一個服務，實際就是建立一個新的RS，而後逐漸將新RS中副本數增長到理想狀態，將舊RS中的副本數減少到0的複合操做；

不管理想仍是不理想，k8s最終都會使應用程序所有更新到指望狀態，都會始終保持最大的副本總數和可用副本總數的不變性！！！

六、總結

本篇詳解了k8s滾動更新機制，並經過實戰演示了微服務的滾動更新，固然還能夠加入健康檢查和歷史版次回滾，你們能夠下去本身實踐，在實戰中學習和進步，基礎打牢後，咱們將結合實際狀況，實戰更多的例子，下一篇將實戰金絲雀發佈微服務，請繼續關注。

本篇已貢獻給kubeasz，使用指南，特性實驗，Rollingupdate

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七、延伸閱讀

https://kubernetes.io/docs/reference/generated/kubectl/kubectl-commands#rolling-update
https://kubernetes.io/docs/tutorials/kubernetes-basics/update-intro/
https://kubernetes.io/docs/reference/generated/kubectl/kubectl-commands#rolling-update
https://github.com/kubernetes/community/blob/master/contributors/design-proposals/cli/simple-rolling-update.md
https://kubernetes.io/docs/tasks/run-application/rolling-update-replication-controller
https://kubernetes.io/docs/tutorials/kubernetes-basics/update-interactive
https://kubernetes.io/images/docs/kubectl_rollingupdate.svg