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ASP.NET Core on K8S深入学习(14)Ingress灰度发布

简介: 本文介绍了Nginx Ingress提供的三种灰度发布(canary)的方式,然后介绍了如何使用Nginx Ingress并进行配置实现ASP.NET Core WebAPI应用服务的灰度发布实践,最后对比三种方式的优先级及限制,希望对你有所帮助。
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本篇已加入《.NET Core on K8S学习实践系列文章索引》,可以点击查看更多容器化技术相关系列文章。

之前一篇介绍了Ingress的基本概念和Nginx Ingress的基本配置和使用,本篇继续Ingress的使用,来看看如何使用Ingress实现灰度发布(金丝雀发布)。

一、准备工作

1.1 WebAPI项目准备

首先,我们还是准备两个版本的ASP.NET Core WebAPI项目,具体项目代码参见这里

他们之间的差别在于一个接口的返回JSON数据,比如V1.0版本中返回的是Version: 1.0,而V1.1版本中返回的是Version:1.1。

    [Route("api/[controller]")]
    [ApiController]
    public class HomeController : ControllerBase
    {
        // GET api/home
        [HttpGet]
        public ActionResult<IEnumerable<string>> Get()
        {
            return new string[] {
                "Hello, welcome to EDC's demo. Version: 1.0"
            };
        }
    }

运行结果为:

(2)将此项目各个版本根据Dockerfile打成镜像,分别是xilife/canary-api-demo:1.0,1.1。

(3)将本地镜像push到远程镜像仓库,这里我传送到了docker hub的一个公共仓库里边:

docker push xilife/canary-api-demo:1.0
docker push xilife/canary-api-demo:1.1

1.2 WebAPI项目部署

其次,我们将这两个WebAPI项目部署到K8s集群中,还是通过熟悉的yaml文件来将其部署为Service:

(1)V1.0版本(假设为线上版本)

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: canary-api-demo
  namespace: xdp-poc
  labels:
    name: canary-api-demo
spec:
  replicas: 2
  selector:
    matchLabels:
      name: canary-api-demo
  template:
    metadata:
      labels:
        name: canary-api-demo
    spec:
      containers:
      - name: canary-api-demo
        image: xilife/canary-api-demo:1.0
        ports:
        - containerPort: 80
        imagePullPolicy: IfNotPresent

---

kind: Service
apiVersion: v1
metadata:
  name: canary-api-svc
  namespace: xdp-poc
spec:
  type: NodePort
  ports:
    - port: 80
      targetPort: 80
  selector:
    name: canary-api-demo

(2)V1.1版本(假设为灰度版本)

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: canary-api-demo-gray
  namespace: xdp-poc
  labels:
    name: canary-api-demo-gray
spec:
  replicas: 2
  selector:
    matchLabels:
      name: canary-api-demo-gray
  template:
    metadata:
      labels:
        name: canary-api-demo-gray
    spec:
      containers:
      - name: canary-api-demo-gray
        image: xilife/canary-api-demo:1.1
        ports:
        - containerPort: 80
        imagePullPolicy: IfNotPresent

---

kind: Service
apiVersion: v1
metadata:
  name: canary-api-svc-gray
  namespace: xdp-poc
spec:
  type: NodePort
  ports:
    - port: 80
      targetPort: 80
  selector:
    name: canary-api-demo-gray

将这两个应用部署至K8s集群:

kubectl apply -f deploy-canary-api-svc.yml
kubectl apply -f deploy-canary-api-gray-svc.yml

二、Ingress灰度发布应用

Ingress-Nginx 支持配置 Ingress Annotations 来实现不同场景下的灰度发布和测试,可以满足金丝雀发布、蓝绿部署与 A/B 测试等业务场景。

因此我们准备两个版本的Ingress的yml文件,它提供了两种方式:

一是基于用户请求的流量切分,具体又包括了基于Request Header的流量切分与基于Cookie的流量切分两种方式;如下图所示:

二是基于服务权重的流量切分;如下图所示:

2.1 基于Request Header的流量切分方式

根据Request Header的流量切分方式的约定,适用于灰度发布及A/B测试。当 Request Header 设置为 always时,请求将会被一直发送到 Canary 版本;当 Request Header 设置为 never时,请求不会被发送到 Canary 入口;对于任何其他 Header 值,将忽略 Header,并通过优先级将请求与其他金丝雀规则进行优先级的比较。

为1.0版本准备一个Ingress,让它先工作着:

apiVersion: networking.k8s.io/v1beta1
kind: Ingress
metadata:
  name: nginx-ingress
  namespace: xdp-poc
  annotations:
    kubernetes.io/ingress.class: "nginx"
    nginx.ingress.kubernetes.io/rewrite-target: /api/$2
spec:
  rules:
  - host: portal.k8s.xi-life.cn
    http:
      paths:
      - path: /api(/|$)(.*)
        backend:
          serviceName: canary-api-svc
          servicePort: 80

应用至K8s集群:

kubectl apply -f ingress-nginx.yaml

再为1.1版本准备一个Ingress,让它作为灰度版本的入口逐步替换原v1版本的流量接入:

apiVersion: networking.k8s.io/v1beta1
kind: Ingress
metadata:
  name: nginx-ingress-gray
  namespace: xdp-poc
  annotations:
    kubernetes.io/ingress.class: "nginx"
    nginx.ingress.kubernetes.io/rewrite-target: /api/$2
    nginx.ingress.kubernetes.io/canary: "true"
    nginx.ingress.kubernetes.io/canary-by-header: "canary"
    nginx.ingress.kubernetes.io/canary-by-header-value: "true"
spec:
  rules:
  - host: portal.k8s.xi-life.cn
    http:
      paths:
      - path: /api(/|$)(.*)
        backend:
          serviceName: canary-api-svc-gray
          servicePort: 80

应用至K8s集群:

kubectl apply -f ingress-nginx.yaml

快速验证:

2.2 基于Cookie的流量切分方式

根据基于 Cookie 的流量切分方式的约定,当 Cookie 值设置为 always时,它将被路由到 Canary 入口;当 Cookie 值设置为 never时,请求不会被发送到 Canary 入口;对于任何其他值,将忽略 Cookie 并将请求与其他金丝雀规则进行优先级的比较。

为灰度版本准备Ingress:

apiVersion: networking.k8s.io/v1beta1
kind: Ingress
metadata:
  name: nginx-ingress-gray
  namespace: xdp-poc
  annotations:
    kubernetes.io/ingress.class: "nginx"
    nginx.ingress.kubernetes.io/proxy-body-size: "100m"
    nginx.ingress.kubernetes.io/limit-rps: '10'
    nginx.ingress.kubernetes.io/rewrite-target: /api/$2
    nginx.ingress.kubernetes.io/canary: "true"
    nginx.ingress.kubernetes.io/canary-by-cookie: "xdp-v2-cookie"
spec:
  rules:
  - host: portal.k8s.xi-life.cn
    http:
      paths:
      - path: /api(/|$)(.*)
        backend:
          serviceName: canary-api-svc-gray
          servicePort: 80

应用至K8s集群:

kubectl apply -f ingress-nginx-gray.yaml

快速验证:

(1)未添加Cookie

(2)为要访问的域名添加一个Cookie

(3)再次请求验证

2.3 基于服务权重的流量切分方式 

根据基于服务权重的流量切分方式的约定,适用于蓝绿部署,权重范围 0 - 100 按百分比将请求路由到 Canary Ingress 中指定的服务。权重为 0 意味着该金丝雀规则不会向 Canary 入口的服务发送任何请求。权重为 100 意味着所有请求都将被发送到 Canary 入口。

为灰度版本准备Ingress:

apiVersion: networking.k8s.io/v1beta1
kind: Ingress
metadata:
  name: nginx-ingress-gray
  namespace: xdp-poc
  annotations:
    kubernetes.io/ingress.class: "nginx"
    nginx.ingress.kubernetes.io/proxy-body-size: "100m"
    nginx.ingress.kubernetes.io/limit-rps: '10'
    nginx.ingress.kubernetes.io/rewrite-target: /api/$2
    nginx.ingress.kubernetes.io/canary: "true"
    nginx.ingress.kubernetes.io/canary-weight: "50"
spec:
  rules:
  - host: portal.k8s.xi-life.cn
    http:
      paths:
      - path: /api(/|$)(.*)
        backend:
          serviceName: canary-api-svc-gray
          servicePort: 80

应用至K8s集群:

kubectl apply -f ingress-nginx-gray.yaml

快速验证:这里我直接通过浏览器来测试,需要注意的是这里的50%是一个近似分布值,可能实际中不会太精确。

三、三种方式的对比

Nginx Ingress提供的三种灰度发布的方式的优先级顺序为:

canary-by-header -> canary-by-cookie -> canary-weight

已知限制:

(1)Ingress-Nginx是在0.21.0版本中才引入的Canary功能,因此建议确保版本在0.22.0及之后(据说0.21.0版本的基于Cookie方式有点问题);

(2)目前每个Ingress规则中最多只能应用一个canary入口

四、小结

本文介绍了Nginx Ingress提供的三种灰度发布(canary)的方式,然后介绍了如何使用Nginx Ingress并进行配置实现ASP.NET Core WebAPI应用服务的灰度发布实践,最后对比三种方式的优先级及限制,希望对你有所帮助。

此外,我也有录制一个10min+的小视频介绍蓝绿发布和金丝雀发布的基本概念,视频入口点击这里

参考资料

(1)JadePeng,《K8s基于Nginx Ingress实现灰度发布

(2)我的小碗汤,《Nginx Ingress实现灰度和金丝雀发布

(3)梁宽,《再也不踩坑的K8s实战指南

(4)WangT,《K8s基于Nginx Ingress进行蓝绿部署/金丝雀发布

(5)linus.lin,《一文明白蓝绿部署、滚动部署、灰度发布、金丝雀发布

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