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微服务应用实现无损上下线最佳实践

2022-02-16 2053
版权
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本文涉及的产品
注册配置 MSE Nacos/ZooKeeper，118元/月
服务治理 MSE Sentinel/OpenSergo，Agent数量 不受限
云原生网关 MSE Higress，422元/月
简介： 本文是阿里云微服务引擎MSE在应用发布时提供的无损上下线和服务预热能力最佳实践介绍。

本文是阿里云微服务引擎MSE在应用发布时提供的无损上下线和服务预热能力最佳实践介绍。假设应用的架构由Zuul网关以及后端的微服务应用实例（Spring Cloud）构成。具体的后端调用链路有购物车应用A，交易中心应用B，库存中心应用C，这些应用中的服务之间通过Nacos注册中心实现服务注册与发现。

前提条件

开启 MSE 微服务治理


背景信息

很多用户量大并发度高的应用系统为了避免发布过程中的流量有损一般选择在流量较小的半夜发布，虽然这样做有效果，但不可控导致背后的研发运维人员经常因为发布问题时常搞得半夜胆战心惊，心力疲惫。基于此，阿里云微服务引擎MSE通过在应用发布过程中，通过应用下线主动实时注销，应用上线健康就绪检查与生命周期对齐以及服务预热等技术手段所提供的微服务应用无损上下线发布功能，让研发运维人员即使是在白天发布应用，也能风轻云淡。


准备工作


注意，本实践所使用的 Agent 目前还在灰度中，需要对应用 Agent 进行灰度升级，升级文档：https://help.aliyun.com/document_detail/392373.html

应用部署在不同的Region（暂时仅支持国内region）请使用对应的Agent下载地址：http://arms-apm-cn-[regionId].oss-cn-[regionId].aliyuncs.com/2.7.1.3-mse-beta/，注意替换地址中的[regionId]，regionId是阿里云regionId，

例如Region北京Agent 地址为：http://arms-apm-cn-beijing.oss-cn-beijing.aliyuncs.com/2.7.1.3-mse-beta/


应用部署流量架构图




流量压力来源

在 spring-cloud-zuul应用中，每个 pod 具备并发为 10 的访问本地 zuul 端口的 127.0.0.1:20000:/A/a 的http请求流量。可以通过环境变量 demo.qps 配置并发数。



部署 Demo 应用程序

将下面的内容保存到一个文件中，假设取名为 mse-demo.yaml，并执行 kubectl apply -f mse-demo.yaml 以部署应用到提前创建好的Kubernetes集群中（注意因为demo中有CronHPA任务，所以请先在集群中安装 ack-kubernetes-cronhpa-controller 组件，具体在容器服务-Kubernetes->市场->应用目录中搜索组件在测试集群中进行安装），这里我们将要部署 Zuul，A, B 和 C 三个应用，其中 A、B 两个应用分别部署一个基线版本和一个灰度版本，B应用的基线版本关闭了无损下线能力，灰度版本开启了无损下线能力。C应用开启了服务预热能力，其中预热时长为120秒。

# Nacos Server

---

apiVersion: apps/v1

kind: Deployment

metadata:

 labels:

   app: nacos-server

 name: nacos-server

spec:

 replicas: 1

 selector:

   matchLabels:

     app: nacos-server

 template:

   metadata:

     labels:

       app: nacos-server

   spec:

     containers:

     - env:

       - name: MODE

         value: standalone

       image: registry.cn-shanghai.aliyuncs.com/yizhan/nacos-server:latest

       imagePullPolicy: Always

       name: nacos-server

       resources:

         requests:

           cpu: 250m

           memory: 512Mi

     dnsPolicy: ClusterFirst

     restartPolicy: Always


# Nacos Server Service 配置

---

apiVersion: v1

kind: Service

metadata:

 name: nacos-server

spec:

 ports:

 - port: 8848

   protocol: TCP

   targetPort: 8848

 selector:

   app: nacos-server

 type: ClusterIP


#入口 zuul 应用

---

apiVersion: apps/v1

kind: Deployment

metadata:

 name: spring-cloud-zuul

spec:

 replicas: 1

 selector:

   matchLabels:

     app: spring-cloud-zuul

 template:

   metadata:

     annotations:

       msePilotCreateAppName: spring-cloud-zuul

     labels:

       app: spring-cloud-zuul

   spec:

     containers:

       - env:

           - name: JAVA_HOME

             value: /usr/lib/jvm/java-1.8-openjdk/jre

           - name: LANG

             value: C.UTF-8

         image: registry.cn-shanghai.aliyuncs.com/yizhan/spring-cloud-zuul:1.0.1

         imagePullPolicy: Always

         name: spring-cloud-zuul

         ports:

           - containerPort: 20000


# A 应用 base 版本,开启按照机器纬度全链路透传

---

apiVersion: apps/v1

kind: Deployment

metadata:

 labels:

   app: spring-cloud-a

 name: spring-cloud-a

spec:

 replicas: 2

 selector:

   matchLabels:

     app: spring-cloud-a

 template:

   metadata:

     annotations:

       msePilotCreateAppName: spring-cloud-a

       msePilotAutoEnable: "on"

     labels:

       app: spring-cloud-a

   spec:

     containers:

     - env:

       - name: LANG

         value: C.UTF-8

       - name: JAVA_HOME

         value: /usr/lib/jvm/java-1.8-openjdk/jre

       - name: profiler.micro.service.tag.trace.enable

         value: "true"

       image: registry.cn-shanghai.aliyuncs.com/yizhan/spring-cloud-a:0.1-SNAPSHOT

       imagePullPolicy: Always

       name: spring-cloud-a

       ports:

       - containerPort: 20001

         protocol: TCP

       resources:

         requests:

           cpu: 250m

           memory: 512Mi

       livenessProbe:

         tcpSocket:

           port: 20001

         initialDelaySeconds: 10

         periodSeconds: 30

     

# A 应用 gray 版本,开启按照机器纬度全链路透传

---            

apiVersion: apps/v1

kind: Deployment

metadata:

 labels:

   app: spring-cloud-a-gray

 name: spring-cloud-a-gray

spec:

 replicas: 2

 selector:

   matchLabels:

     app: spring-cloud-a-gray

 strategy:

 template:

   metadata:

     annotations:

       alicloud.service.tag: gray

       msePilotCreateAppName: spring-cloud-a

       msePilotAutoEnable: "on"

     labels:

       app: spring-cloud-a-gray

   spec:

     containers:

     - env:

       - name: LANG

         value: C.UTF-8

       - name: JAVA_HOME

         value: /usr/lib/jvm/java-1.8-openjdk/jre

       - name: profiler.micro.service.tag.trace.enable

         value: "true"

       image: registry.cn-shanghai.aliyuncs.com/yizhan/spring-cloud-a:0.1-SNAPSHOT

       imagePullPolicy: Always

       name: spring-cloud-a-gray

       ports:

       - containerPort: 20001

         protocol: TCP

       resources:

         requests:

           cpu: 250m

           memory: 512Mi

       livenessProbe:

         tcpSocket:

           port: 20001

         initialDelaySeconds: 10

         periodSeconds: 30

           

# B 应用 base 版本，关闭无损下线能力

---

apiVersion: apps/v1

kind: Deployment

metadata:

 labels:

   app: spring-cloud-b

 name: spring-cloud-b

spec:

 replicas: 2

 selector:

   matchLabels:

     app: spring-cloud-b

 strategy:

 template:

   metadata:

     annotations:

       msePilotCreateAppName: spring-cloud-b

       msePilotAutoEnable: "on"

     labels:

       app: spring-cloud-b

   spec:

     containers:

     - env:

       - name: LANG

         value: C.UTF-8

       - name: JAVA_HOME

         value: /usr/lib/jvm/java-1.8-openjdk/jre

       - name: micro.service.shutdown.server.enable

         value: "false"

       - name: profiler.micro.service.http.server.enable

         value: "false"

       image: registry.cn-shanghai.aliyuncs.com/yizhan/spring-cloud-b:0.1-SNAPSHOT

       imagePullPolicy: Always

       name: spring-cloud-b

       ports:

       - containerPort: 8080

         protocol: TCP

       resources:

         requests:

           cpu: 250m

           memory: 512Mi

       livenessProbe:

         tcpSocket:

           port: 20002

         initialDelaySeconds: 10

         periodSeconds: 30

           

# B 应用 gray 版本,默认开启无损下线功能

---

apiVersion: apps/v1

kind: Deployment

metadata:

 labels:

   app: spring-cloud-b-gray

 name: spring-cloud-b-gray

spec:

 replicas: 2

 selector:

   matchLabels:

     app: spring-cloud-b-gray

 template:

   metadata:

     annotations:

       alicloud.service.tag: gray

       msePilotCreateAppName: spring-cloud-b

       msePilotAutoEnable: "on"

     labels:

       app: spring-cloud-b-gray

   spec:

     containers:

     - env:

       - name: LANG

         value: C.UTF-8

       - name: JAVA_HOME

         value: /usr/lib/jvm/java-1.8-openjdk/jre

       image: registry.cn-shanghai.aliyuncs.com/yizhan/spring-cloud-b:0.1-SNAPSHOT

       imagePullPolicy: Always

       name: spring-cloud-b-gray

       ports:

       - containerPort: 8080

         protocol: TCP

       resources:

         requests:

           cpu: 250m

           memory: 512Mi

       lifecycle:

           preStop:

             exec:

               command:

                 - /bin/sh

                 - '-c'

                 - >-

                   wget http://127.0.0.1:54199/offline 2>/tmp/null;sleep

                   30;exit 0

       livenessProbe:

         tcpSocket:

           port: 20002

         initialDelaySeconds: 10

         periodSeconds: 30

           

# C 应用 base 版本

---

apiVersion: apps/v1

kind: Deployment

metadata:

 labels:

   app: spring-cloud-c

 name: spring-cloud-c

spec:

 replicas: 2

 selector:

   matchLabels:

     app: spring-cloud-c

 template:

   metadata:

     annotations:

       msePilotCreateAppName: spring-cloud-c

       msePilotAutoEnable: "on"

     labels:

       app: spring-cloud-c

   spec:

     containers:

     - env:

       - name: LANG

         value: C.UTF-8

       - name: JAVA_HOME

         value: /usr/lib/jvm/java-1.8-openjdk/jre

       image: registry.cn-shanghai.aliyuncs.com/yizhan/spring-cloud-c:0.1-SNAPSHOT

       imagePullPolicy: Always

       name: spring-cloud-c

       ports:

       - containerPort: 8080

         protocol: TCP

       resources:

         requests:

           cpu: 250m

           memory: 512Mi

       livenessProbe:

         tcpSocket:

           port: 20003

         initialDelaySeconds: 10

         periodSeconds: 30


#HPA 配置

---

apiVersion: autoscaling.alibabacloud.com/v1beta1

kind: CronHorizontalPodAutoscaler

metadata:

 labels:

   controller-tools.k8s.io: "1.0"

 name: spring-cloud-b

spec:

  scaleTargetRef:

     apiVersion: apps/v1beta2

     kind: Deployment

     name: spring-cloud-b

  jobs:

  - name: "scale-down"

    schedule: "0 0/5 * * * *"

    targetSize: 1

  - name: "scale-up"

    schedule: "10 0/5 * * * *"

    targetSize: 2

---

apiVersion: autoscaling.alibabacloud.com/v1beta1

kind: CronHorizontalPodAutoscaler

metadata:

 labels:

   controller-tools.k8s.io: "1.0"

 name: spring-cloud-b-gray

spec:

  scaleTargetRef:

     apiVersion: apps/v1beta2

     kind: Deployment

     name: spring-cloud-b-gray

  jobs:

  - name: "scale-down"

    schedule: "0 0/5 * * * *"

    targetSize: 1

  - name: "scale-up"

    schedule: "10 0/5 * * * *"

    targetSize: 2

---

apiVersion: autoscaling.alibabacloud.com/v1beta1

kind: CronHorizontalPodAutoscaler

metadata:

 labels:

   controller-tools.k8s.io: "1.0"

 name: spring-cloud-c

spec:

  scaleTargetRef:

     apiVersion: apps/v1beta2

     kind: Deployment

     name: spring-cloud-c

  jobs:

  - name: "scale-down"

    schedule: "0 2/5 * * * *"

    targetSize: 1

  - name: "scale-up"

    schedule: "10 2/5 * * * *"

    targetSize: 2



# zuul 网关开启 SLB 暴露展示页面  

---    

apiVersion: v1

kind: Service

metadata:

 name: zuul-slb

spec:

 ports:

   - port: 80

     protocol: TCP

     targetPort: 20000

 selector:

   app: spring-cloud-zuul

 type: ClusterIP


# a 应用暴露 k8s service

---

apiVersion: v1

kind: Service

metadata:

 name: spring-cloud-a-base

spec:

 ports:

   - name: http

     port: 20001

     protocol: TCP

     targetPort: 20001

 selector:

   app: spring-cloud-a


---

apiVersion: v1

kind: Service

metadata:

 name: spring-cloud-a-gray

spec:

 ports:

   - name: http

     port: 20001

     protocol: TCP

     targetPort: 20001

 selector:

   app: spring-cloud-a-gray


# Nacos Server SLB Service 配置

---

apiVersion: v1

kind: Service

metadata:

 name: nacos-slb

spec:

 ports:

 - port: 8848

   protocol: TCP

   targetPort: 8848

 selector:

   app: nacos-server

 type: LoadBalancer


结果验证一：无损下线功能

由于我们对spring-cloud-b跟spring-cloud-b-gray应用均开启了定时HPA，模拟每5分钟进行一次定时的扩缩容。


登录MSE控制台，进入微服务治理中心->应用列表->spring-cloud-a->应用详情，从应用监控曲线，我们可以看到spring-cloud-a应用的流量数据：

gray版本的流量在pod扩缩容的过程中请求错误数为0，无流量损失。未打标的版本由于关闭了无损下线功能，在pod扩缩容的过程中有20个从spring-cloud-a发到spring-cloud-b的请求出现报错，发生了请求流量损耗。


结果验证二：服务预热功能


我们在 spring-cloud-c 应用开启了定时HPA 模拟应用启动的过程，每隔5分钟做一次伸缩，在第2分钟第0秒缩容到1个节点，在第2分钟第10秒扩容到2个节点。

在预热应用的消费端 spring-cloud-b开启服务预热功能。


在预热应用的服务提供端 spring-cloud-c开启服务预热功能。预热时长配置为 120 秒。


观察节点的流量，发现节点流量缓慢上升。并且能看到节点的预热开始和结束时间，以及相关的事件。

从上图可以看到开启预热功能的应用重启后的流量会随时间缓慢增加，在一些应用启动过程中需要预建连接池和缓存等资源的慢启动场景，开启服务预热能有效保护应用启动过程中缓存资源有序创建保障应用安全启动并做到流量无损。

文章标签：
应用实时监控服务
容器服务Kubernetes版
微服务引擎
Java
Perl
容器
微服务
运维
网络协议
Nacos
Kubernetes
Spring
缓存
关键词：
微服务应用
微服务最佳实践
微服务无损
微服务应用最佳实践
微服务无损上下线
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