ingress-nginx灰度发布-陈桂林博客

在日常工作中我们经常需要对服务进行版本更新升级，所以我们经常会使用到滚动升级、蓝绿发布、灰度发布等不同的发布操作。而 ingress-nginx 支持通过 Annotations 配置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。

ingress-nginx 的 Annotations 支持以下 4 种 Canary 规则：

nginx.ingress.kubernetes.io/canary-by-header：基于 Request Header 的流量切分，适用于灰度发布以及 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。
nginx.ingress.kubernetes.io/canary-by-header-value：要匹配的 Request Header 的值，用于通知 Ingress 将请求路由到 Canary Ingress 中指定的服务。当 Request Header 设置为此值时，它将被路由到 Canary 入口。该规则允许用户自定义 Request Header 的值，必须与上一个 annotation (canary-by-header) 一起使用。
nginx.ingress.kubernetes.io/canary-weight：基于服务权重的流量切分，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。
nginx.ingress.kubernetes.io/canary-by-cookie：基于 cookie 的流量切分，适用于灰度发布与 A/B 测试。用于通知 Ingress 将请求路由到 Canary Ingress 中指定的服务的cookie。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。

需要注意的是金丝雀规则按优先顺序进行排序：canary-by-header – > canary-by-cookie – > canary-weight

总的来说可以把以上的四个 annotation 规则划分为以下两类：

基于权重的 Canary 规则

file

基于用户请求的 Canary 规则

file

下面我们通过一个示例应用来对灰度发布功能进行说明。

第一步. 部署 Production 应用

首先创建一个 production 环境的应用资源清单：

# production.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: production
  labels:
    app: production
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: production
  template:
    metadata:
      labels:
        app: production
    spec:
      containers:
      - name: production
        image: cnych/echoserver
        ports:
        - containerPort: 8080
        env:
          - name: NODE_NAME
            valueFrom:
              fieldRef:
                fieldPath: spec.nodeName
          - name: POD_NAME
            valueFrom:
              fieldRef:
                fieldPath: metadata.name
          - name: POD_NAMESPACE
            valueFrom:
              fieldRef:
                fieldPath: metadata.namespace
          - name: POD_IP
            valueFrom:
              fieldRef:
                fieldPath: status.podIP
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: production
  labels:
    app: production
spec:
  ports:
  - port: 80
    targetPort: 8080
    name: http
  selector:
    app: production

然后创建一个用于 production 环境访问的 Ingress 资源对象：

# production-ingress.yaml
apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: Ingress
metadata:
  name: production
spec:
  ingressClassName: nginx
  rules:
  - host: echo.gl.sh.cn
    http:
      paths:
      - path: /
        pathType: Prefix
        backend:
          service:
            name: production
            port:
              number: 80

直接创建上面的几个资源对象：

kubectl apply -f production.yaml
kubectl apply -f production-ingress.yaml
kubectl get pods -l app=production
NAME                         READY   STATUS    RESTARTS   AGE
production-856d5fb99-d6bds   1/1     Running   0          2m50s
kubectl get ingress
NAME         CLASS    HOSTS                ADDRESS        PORTS   AGE
production   <none>   echo.gl.sh.cn     172.135.252.222   80      90s

应用部署成功后，将域名 echo.gl.sh.cn 映射到 master1 节点（ingress-nginx 所在的节点）的 IP即可正常访问应用：

curl http://echo.gl.sh.cn

Hostname: production-856d5fb99-d6bds

Pod Information:
 node name: node1
 pod name: production-856d5fb99-d6bds
 pod namespace: default
 pod IP: 10.244.1.111

Server values:
 server_version=nginx: 1.13.3 - lua: 10008

Request Information:
 client_address=10.244.0.0
 method=GET
 real path=/
 query=
 request_version=1.1
 request_scheme=http
 request_uri=http://echo.gl.sh.cn:8080/

Request Headers:
 accept=*/*
 host=echo.gl.sh.cn
 user-agent=curl/7.64.1
 x-forwarded-for=10.0.0.1
 x-forwarded-host=echo.gl.sh.cn
 x-forwarded-port=80
 x-forwarded-proto=http
 x-real-ip=10.0.0.1
 x-request-id=e680453640169a7ea21afba8eba9e116
 x-scheme=http

Request Body:
 -no body in request-

第二步. 创建 Canary 版本参考将上述 Production 版本的 production.yaml 文件，再创建一个 Canary 版本的应用。

# canary.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: canary
  labels:
    app: canary
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: canary
  template:
    metadata:
      labels:
        app: canary
    spec:
      containers:
      - name: canary
        image: cnych/echoserver
        ports:
        - containerPort: 8080
        env:
          - name: NODE_NAME
            valueFrom:
              fieldRef:
                fieldPath: spec.nodeName
          - name: POD_NAME
            valueFrom:
              fieldRef:
                fieldPath: metadata.name
          - name: POD_NAMESPACE
            valueFrom:
              fieldRef:
                fieldPath: metadata.namespace
          - name: POD_IP
            valueFrom:
              fieldRef:
                fieldPath: status.podIP
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: canary
  labels:
    app: canary
spec:
  ports:
  - port: 80
    targetPort: 8080
    name: http
  selector:
    app: canary

接下来就可以通过配置 Annotation 规则进行流量切分了。

第三步. Annotation 规则配置

基于权重：基于权重的流量切分的典型应用场景就是蓝绿部署，可通过将权重设置为 0 或 100 来实现。例如，可将 Green 版本设置为主要部分，并将 Blue 版本的入口配置为 Canary。最初，将权重设置为 0，因此不会将流量代理到 Blue 版本。一旦新版本测试和验证都成功后，即可将 Blue 版本的权重设置为 100，即所有流量从 Green 版本转向 Blue。

创建一个基于权重的 Canary 版本的应用路由 Ingress 对象。

# canary-ingress.yaml
apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: Ingress
metadata:
  name: canary
  annotations:
    nginx.ingress.kubernetes.io/canary: "true"   # 要开启灰度发布机制，首先需要启用 Canary
    nginx.ingress.kubernetes.io/canary-weight: "30"  # 分配30%流量到当前Canary版本
spec:
  ingressClassName: nginx
  rules:
  - host: echo.gl.sh.cn
    http:
      paths:
      - path: /
        pathType: Prefix
        backend:
          service:
            name: canary
            port:
              number: 80

直接创建上面的资源对象即可：

kubectl apply -f canary.yaml
kubectl apply -f canary-ingress.yaml
kubectl get pods
NAME                         READY   STATUS    RESTARTS   AGE
canary-66cb497b7f-48zx4      1/1     Running   0          7m48s
production-856d5fb99-d6bds   1/1     Running   0          21m
......
kubectl get svc
NAME                       TYPE        CLUSTER-IP       EXTERNAL-IP   PORT(S)                      AGE
canary                     ClusterIP   172.135.80.121    <none>        80/TCP                       8m23s
production                 ClusterIP   172.135.232.48    <none>        80/TCP                       22m
......
kubectl get ingress
NAME         CLASS    HOSTS                ADDRESS        PORTS   AGE
canary       <none>   echo.gl.sh.cn     172.135.252.222   80      108s
production   <none>   echo.gl.sh.cn     172.135.252.222   80      22m

Canary 版本应用创建成功后，接下来我们在命令行终端中来不断访问这个应用，观察 Hostname 变化：

for i in $(seq 1 10); do curl -s echo.gl.sh.cn | grep "Hostname"; done
Hostname: production-856d5fb99-d6bds
Hostname: canary-66cb497b7f-48zx4
Hostname: production-856d5fb99-d6bds
Hostname: production-856d5fb99-d6bds
Hostname: production-856d5fb99-d6bds
Hostname: production-856d5fb99-d6bds
Hostname: production-856d5fb99-d6bds
Hostname: canary-66cb497b7f-48zx4
Hostname: canary-66cb497b7f-48zx4
Hostname: production-856d5fb99-d6bds

由于我们给 Canary 版本应用分配了 30% 左右权重的流量，所以上面我们访问10次有3次访问到了 Canary 版本的应用，符合我们的预期。

基于 Request Header: 基于 Request Header 进行流量切分的典型应用场景即灰度发布或 A/B 测试场景。

在上面的 Canary 版本的 Ingress 对象中新增一条 annotation 配置 nginx.ingress.kubernetes.io/canary-by-header: canary（这里的 value 可以是任意值），使当前的 Ingress 实现基于 Request Header 进行流量切分，由于 canary-by-header 的优先级大于 canary-weight，所以会忽略原有的 canary-weight 的规则。

annotations:
  nginx.ingress.kubernetes.io/canary: "true"   # 要开启灰度发布机制，首先需要启用 Canary
  nginx.ingress.kubernetes.io/canary-by-header: canary  # 基于header的流量切分
  nginx.ingress.kubernetes.io/canary-weight: "30"  # 会被忽略，因为配置了 canary-by-headerCanary版本

更新上面的 Ingress 资源对象后，我们在请求中加入不同的 Header 值，再次访问应用的域名。

注意：当 Request Header 设置为 never 或 always 时，请求将不会或一直被发送到 Canary 版本，对于任何其他 Header 值，将忽略 Header，并通过优先级将请求与其他 Canary 规则进行优先级的比较。

for i in $(seq 1 10); do curl -s -H "canary: never" echo.gl.sh.cn | grep "Hostname"; done
Hostname: production-856d5fb99-d6bds
Hostname: production-856d5fb99-d6bds
Hostname: production-856d5fb99-d6bds
Hostname: production-856d5fb99-d6bds
Hostname: production-856d5fb99-d6bds
Hostname: production-856d5fb99-d6bds
Hostname: production-856d5fb99-d6bds
Hostname: production-856d5fb99-d6bds
Hostname: production-856d5fb99-d6bds
Hostname: production-856d5fb99-d6bds

这里我们在请求的时候设置了 canary: never 这个 Header 值，所以请求没有发送到 Canary 应用中去。如果设置为其他值呢：

for i in $(seq 1 10); do curl -s -H "canary: other-value" echo.gl.sh.cn | grep "Hostname"; done
Hostname: production-856d5fb99-d6bds
Hostname: production-856d5fb99-d6bds
Hostname: canary-66cb497b7f-48zx4
Hostname: production-856d5fb99-d6bds
Hostname: production-856d5fb99-d6bds
Hostname: production-856d5fb99-d6bds
Hostname: production-856d5fb99-d6bds
Hostname: canary-66cb497b7f-48zx4
Hostname: production-856d5fb99-d6bds
Hostname: canary-66cb497b7f-48zx4

由于我们请求设置的 Header 值为 canary: other-value，所以 ingress-nginx 会通过优先级将请求与其他 Canary 规则进行优先级的比较，我们这里也就会进入 canary-weight: "30" 这个规则去。

这个时候我们可以在上一个 annotation (即 canary-by-header）的基础上添加一条 nginx.ingress.kubernetes.io/canary-by-header-value: user-value 这样的规则，就可以将请求路由到 Canary Ingress 中指定的服务了。

annotations:
  nginx.ingress.kubernetes.io/canary: "true"   # 要开启灰度发布机制，首先需要启用 Canary
  nginx.ingress.kubernetes.io/canary-by-header-value: user-value
  nginx.ingress.kubernetes.io/canary-by-header: canary  # 基于header的流量切分
  nginx.ingress.kubernetes.io/canary-weight: "30"  # 分配30%流量到当前Canary版本

同样更新 Ingress 对象后，重新访问应用，当 Request Header 满足 canary: user-value时，所有请求就会被路由到 Canary 版本：

for i in $(seq 1 10); do curl -s -H "canary: user-value" echo.gl.sh.cn | grep "Hostname"; done
Hostname: canary-66cb497b7f-48zx4
Hostname: canary-66cb497b7f-48zx4
Hostname: canary-66cb497b7f-48zx4
Hostname: canary-66cb497b7f-48zx4
Hostname: canary-66cb497b7f-48zx4
Hostname: canary-66cb497b7f-48zx4
Hostname: canary-66cb497b7f-48zx4
Hostname: canary-66cb497b7f-48zx4
Hostname: canary-66cb497b7f-48zx4
Hostname: canary-66cb497b7f-48zx4

基于 Cookie：与基于 Request Header 的 annotation 用法规则类似。例如在 A/B 测试场景下，需要让地域为北京的用户访问 Canary 版本。那么当 cookie 的 annotation 设置为 nginx.ingress.kubernetes.io/canary-by-cookie: "users_from_Beijing"，此时后台可对登录的用户请求进行检查，如果该用户访问源来自北京则设置 cookie users_from_Beijing 的值为 always，这样就可以确保北京的用户仅访问 Canary 版本。

同样我们更新 Canary 版本的 Ingress 资源对象，采用基于 Cookie 来进行流量切分，

annotations:
  nginx.ingress.kubernetes.io/canary: "true"   # 要开启灰度发布机制，首先需要启用 Canary
  nginx.ingress.kubernetes.io/canary-by-cookie: "users_from_Beijing"  # 基于 cookie
  nginx.ingress.kubernetes.io/canary-weight: "30"  # 会被忽略，因为配置了 canary-by-cookie

更新上面的 Ingress 资源对象后，我们在请求中设置一个 users_from_Beijing=always 的 Cookie 值，再次访问应用的域名。

for i in $(seq 1 10); do curl -s -b "users_from_Beijing=always" echo.gl.sh.cn | grep "Hostname"; done
Hostname: canary-66cb497b7f-48zx4
Hostname: canary-66cb497b7f-48zx4
Hostname: canary-66cb497b7f-48zx4
Hostname: canary-66cb497b7f-48zx4
Hostname: canary-66cb497b7f-48zx4
Hostname: canary-66cb497b7f-48zx4
Hostname: canary-66cb497b7f-48zx4
Hostname: canary-66cb497b7f-48zx4
Hostname: canary-66cb497b7f-48zx4
Hostname: canary-66cb497b7f-48zx4

我们可以看到应用都被路由到了 Canary 版本的应用中去了，如果我们将这个 Cookie 值设置为 never，则不会路由到 Canary 应用中。

ingress-nginx灰度发布

陈桂林

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