kubeasz/docs/guide/rollingupdateWithZeroDownti...

10 KiB
Raw Blame History

1、前言

在当下微服务架构盛行的时代,用户希望应用程序时时刻刻都是可用,为了满足不断变化的新业务,需要不断升级更新应用程序,有时可能需要频繁的发布版本。实现"零停机"、“零感知”的持续集成(Continuous Integration)和持续交付/部署(Continuous Delivery)应用程序一直都是软件升级换代不得不面对的一个难题和痛点也是一种追求的理想方式也是DevOps诞生的目的。

2、滚动发布

把一次完整的发布过程,合理地分成多个批次,每次发布一个批次,成功后,再发布下一个批次,最终完成所有批次的发布。在整个滚动过程期间,保证始终有可用的副本在运行,从而平滑的发布新版本,实现零停机(without an outage)、用户零感知是一种非常主流的发布方式。由于其自动化程度比较高通常需要复杂的发布工具支撑而k8s可以完美的胜任这个任务。

3、k8s滚动更新机制

k8s创建副本应用程序的最佳方法就是部署(Deployment),部署自动创建副本集(ReplicaSet)副本集可以精确地控制每次替换的Pod数量从而可以很好的实现滚动更新。具体来说k8s每次使用一个新的副本控制器(replication controller)来替换已存在的副本控制器从而始终使用一个新的Pod模板来替换旧的pod模板。

大致步骤如下:

  1. 创建一个新的replication controller。
  2. 增加或减少pod副本数量直到满足当前批次期望的数量。
  3. 删除旧的replication controller。

4、演示

使用kubectl更新一个已部署的应用程序并模拟回滚。为了方便分析将应用程序的pod副本数量设置为10。

$ kubectl run busy --image=busybox:1.28.4 sleep 36000000 --replicas=10

4.1. 发布微服务

  • 当前服务状态查看
# 查看部署列表
root@kube-aio:~# kubectl get deploy busy
NAME      DESIRED   CURRENT   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
busy      10        10        10           10          5m

# 查看正在运行的pod
root@kube-aio:~# kubectl get pod | grep busy
busy-794c95f5d7-56b6w        1/1       Running   0          5m
busy-794c95f5d7-8ddjr        1/1       Running   0          5m
busy-794c95f5d7-8zm8r        1/1       Running   0          5m
busy-794c95f5d7-9hjhp        1/1       Running   0          5m
busy-794c95f5d7-df2r2        1/1       Running   0          5m
busy-794c95f5d7-fsn94        1/1       Running   0          5m
busy-794c95f5d7-k4w8r        1/1       Running   0          5m
busy-794c95f5d7-lsmgb        1/1       Running   0          5m
busy-794c95f5d7-rg8kw        1/1       Running   0          5m
busy-794c95f5d7-xpxxt        1/1       Running   0          5m

# 通过pod描述查看应用程序的当前映像版本
root@kube-aio:~# kubectl describe pod busy-794c95f5d7-56b6w |grep Image
    Image:         busybox:1.28.4
    Image ID:      docker-pullable://busybox@sha256:141c253bc4c3fd0a201d32dc1f493bcf3fff003b6df416dea4f41046e0f37d47
  • 升级镜像版本到1.29
    • 为了更清晰看到更新过程,可另开一个窗口使用$ watch kubectl get deployment busy实时查看变化
$ kubectl set image deployments/busy busy=busybox:1.29

4.2. 验证发布

# 检查rollout状态
root@kube-aio:~# kubectl rollout status deployments/busy
deployment "busy" successfully rolled out

# 检查pod详情
root@kube-aio:~# kubectl describe pod busy-665cdb7b-44jnt |grep Image
    Image:         busybox:1.29
    Image ID:      docker-pullable://busybox@sha256:cb63aa0641a885f54de20f61d152187419e8f6b159ed11a251a09d115fdff9bd

从上面可以看到镜像已经升级到1.29版本

4.3. 回滚发布

# 回滚发布
root@kube-aio:~# kubectl rollout undo deployments/busy
deployment.apps "busy" 

# 回滚完成
root@kube-aio:~# kubectl rollout status deployments/busy
deployment "busy" successfully rolled out

# 镜像又回退到1.28.4 版本
root@kube-aio:~# kubectl describe pod busy-794c95f5d7-4x9bn |grep Image
    Image:         busybox:1.28.4
    Image ID:      docker-pullable://busybox@sha256:141c253bc4c3fd0a201d32dc1f493bcf3fff003b6df416dea4f41046e0f37d47

到目前为止,整个滚动发布工作就圆满完成了!!! 那么如果我们想回滚到指定版本呢答案是k8s完美支持并且还可以通过资源文件进行配置保留的历史版次量。由于篇幅有限,感兴趣的朋友,可以自己下去实战,回滚命令如下:

kubectl rollout undo deployment/busy --to-revision=<版次>

5、原理

k8s精确地控制着整个发布过程分批次有序地进行着滚动更新直到把所有旧的副本全部更新到新版本。实际上k8s是通过两个参数来精确地控制着每次滚动的pod数量

  • maxSurge 滚动更新过程中运行操作期望副本数的最大pod数可以为绝对数值(eg5)但不能为0也可以为百分数(eg10%)。
  • maxUnavailable 滚动更新过程中不可用的最大pod数可以为绝对数值(eg5)但不能为0也可以为百分数(eg10%)。

如果未指定这两个可选参数则k8s会使用默认配置

root@kube-aio:~# kubectl get deploy busy -o yaml
apiVersion: extensions/v1beta1
kind: Deployment
metadata:
  annotations:
    deployment.kubernetes.io/revision: "3"
  creationTimestamp: 2018-08-19T02:42:56Z
  generation: 3
  labels:
    run: busy
  name: busy
  namespace: default
  resourceVersion: "199461"
  selfLink: /apis/extensions/v1beta1/namespaces/default/deployments/busy
  uid: 93fde307-a359-11e8-a93b-525400c61543
spec:
  progressDeadlineSeconds: 600
  replicas: 10
  revisionHistoryLimit: 10
  selector:
    matchLabels:
      run: busy
  strategy:
    rollingUpdate:
      maxSurge: 1	# 滚动更新中最多超过预期值的 pod数
      maxUnavailable: 1	# 滚动更新中最多不可用的 pod数
    type: RollingUpdate
...

5.1. 浅析部署概况

# 初始状态
root@kube-aio:~# kubectl get deploy busy
NAME      DESIRED   CURRENT   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
busy      10        10        10           10          1h

# 再做一遍回退
root@kube-aio:~# kubectl rollout undo deploy busy
deployment.apps "busy" 

# 更新过程1
root@kube-aio:~# kubectl get deploy busy
NAME      DESIRED   CURRENT   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
busy      10        11        2            9           1h

# 更新过程2
root@kube-aio:~# kubectl get deploy busy
NAME      DESIRED   CURRENT   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
busy      10        11        4            9           1h

# 更新过程3
root@kube-aio:~# kubectl get deploy busy
NAME      DESIRED   CURRENT   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
busy      10        11        6            9           1h

# 更新结束
root@kube-aio:~# kubectl get deploy busy
NAME      DESIRED   CURRENT   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
busy      10        10        10           10          1h
  • DESIRED   最终期望处于READY状态的副本数  
  • CURRENT 当前的副本总数
  • UP-TO-DATE 当前完成更新的副本数
  • AVAILABLE 当前可用的副本数

当前的副本总数10(DESIRED) + 1(maxSurge) = 11所以CURRENT为11。 当前可用的副本数10(DESIRED) - 1(maxUnavailable) = 9所以AVAILABLE为9。

5.2. 浅析部署详情

root@kube-aio:~# kubectl describe deploy busy
Name:                   busy
Namespace:              default
CreationTimestamp:      Sun, 19 Aug 2018 12:27:19 +0800
Labels:                 run=busy
Annotations:            deployment.kubernetes.io/revision=2
Selector:               run=busy
Replicas:               10 desired | 10 updated | 10 total | 10 available | 0 unavailable
StrategyType:           RollingUpdate
MinReadySeconds:        0
RollingUpdateStrategy:  1 max unavailable, 1 max surge
Pod Template:
  Labels:  run=busy
  Containers:
   busy:
    Image:      busybox:1.29
    Port:       <none>
    Host Port:  <none>
    Args:
      sleep
      3600000
    Environment:  <none>
    Mounts:       <none>
  Volumes:        <none>
Conditions:
  Type           Status  Reason
  ----           ------  ------
  Available      True    MinimumReplicasAvailable
  Progressing    True    NewReplicaSetAvailable
OldReplicaSets:  <none>
NewReplicaSet:   busy-84cb46955d (10/10 replicas created)
Events:
  Type    Reason             Age                 From                   Message
  ----    ------             ----                ----                   -------
  Normal  ScalingReplicaSet  1m                  deployment-controller  Scaled up replica set busy-9669c8599 to 10
  Normal  ScalingReplicaSet  46s                 deployment-controller  Scaled up replica set busy-84cb46955d to 1
  Normal  ScalingReplicaSet  46s                 deployment-controller  Scaled down replica set busy-9669c8599 to 9
  Normal  ScalingReplicaSet  46s                 deployment-controller  Scaled up replica set busy-84cb46955d to 2
  Normal  ScalingReplicaSet  43s                 deployment-controller  Scaled down replica set busy-9669c8599 to 8
  Normal  ScalingReplicaSet  43s                 deployment-controller  Scaled up replica set busy-84cb46955d to 3
  Normal  ScalingReplicaSet  43s                 deployment-controller  Scaled down replica set busy-9669c8599 to 7
  Normal  ScalingReplicaSet  43s                 deployment-controller  Scaled up replica set busy-84cb46955d to 4
  Normal  ScalingReplicaSet  40s                 deployment-controller  Scaled down replica set busy-9669c8599 to 6
  Normal  ScalingReplicaSet  28s (x12 over 40s)  deployment-controller  (combined from similar events): Scaled down replica set busy-9669c8599 to 0

整个滚动过程是通过控制两个副本集来完成的新的副本集busy-84cb46955d旧的副本集busy-9669c8599 。 理想状态下的滚动过程:

  1. 创建新副本集并为其分配1个新版本的pod。
  2. 通知旧副本集销毁1个旧版本的pod。
  3. 当旧副本销毁成功后通知新副本集再新增1个新版本的pod当新副本创建成功后通知旧副本再减少1个pod。 只要销毁成功新副本集就会创造新的pod一直循环直到旧的副本集pod数量为0。

5.4 总结

无论理想还是不理想k8s最终都会使应用程序全部更新到期望状态都会始终保持最大的副本总数和可用副本总数的不变性

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