基于 Istio 的渐进式发布

简介

KubeVela 后的应用交付模型（OAM）是一个从设计与实现上都高度可扩展的模型。因此，KubeVela 不需要任何“脏乱差”的胶水代码或者脚本就可以同任何云原生技术和工具（比如 Service Mesh）实现集成，让社区生态中各种先进技术立刻为你的应用交付助上“一臂之力”。

本文将会介绍如何使用 KubeVela 结合 Istio 进行复杂的金丝雀发布流程。在这个过程中，KubeVela 会帮助你：

• 将 Istio 的能力进行封装和抽象后再交付给用户使用，使得用户无需成为 Istio 专家就可以直接使用这个金丝雀发布的场景（KubeVela 会为你提供一个封装好的 Rollout 运维特征）
• 通过声明式工作流来设计金丝雀发布的步骤，以及执行发布/回滚，而无需通过“脏乱差”的脚本或者人工的方式管理这个过程。

本案例中，我们将使用经典的微服务应用 bookinfo 来展示上述金丝雀发布过程。

准备工作

如果你的集群尚未安装 Istio，你可以通过以下命令，开启 Istio 集群插件

vela addon enable istio

如果你的集群已经已经安装 Istio，你只需 apply 该目录 下的四个 YAML 文件来达到和上面开启集群插件一样的效果

因为后面的例子运行在 default namespace，需要为 default namespace 打上 Istio 自动注入 sidecar 的标签。

kubectl label namespace default istio-injection=enabled

初次部署

执行下面的命令，部署 bookinfo 应用。

kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/kubevela/kubevela/master/docs/examples/canary-rollout-use-case/first-deploy.yaml

该应用的组件架构和访问关系如下所示：

该应用包含四个组件，其中组件 pruductpage, details, ratings 均配置了一个暴露端口 (expose) 运维特征用来在集群内暴露服务。 组件 reviews 配置了一个金丝雀流量发布 (canary-traffic) 的运维特征。

productpage 组件还配置了一个 网关入口 (istio-gateway) 的运维特征，从而让该组件接收进入集群的流量。这个运维特征通过设置 gateway:ingressgateway 来使用 Istio 的默认网关实现，设置 hosts: "*" 来指定携带任意 host 信息的请求均可进入网关。

...
    - name: productpage
      type: webservice
      properties:
          image: docker.io/istio/examples-bookinfo-productpage-v1:1.16.2
          port: 9080

      traits:
          - type: expose
            properties:
              port:
                - 9080

          - type: istio-gateway
            properties:
              hosts:
                - "*"
              gateway: ingressgateway
              match:
                - exact: /productpage
                - prefix: /static
                - exact: /login
                - prefix: /api/v1/products
              port: 9080
...

你可以通过执行下面的命令将网关的端口映射到本地。

kubectl port-forward service/istio-ingressgateway -n istio-system 19082:80

通过浏览器访问 http://127.0.0.1:19082/productpage 将会看到下面的页面。

金丝雀发布

接下来我们以 reviews 组件为例，模拟一次金丝雀发布的完整过程，及先升级一部分组件实例，同时调整流量，以此达到渐进式灰度发布的目的。

执行下面的命令，来更新应用。

kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/kubevela/kubevela/master/docs/examples/canary-rollout-use-case/rollout-v2.yaml

这次操作更新了 reviews 组件的镜像，从之前的 v2 升级到了 v3。同时 reviews 组件的灰度发布 (Rollout) 运维特征指定了，升级的目标实例个数为 2 个，分两个批次升级，每批升级 1 个实例。

...
    - name: reviews
      type: webservice
      properties:
        image: docker.io/istio/examples-bookinfo-reviews-v3:1.16.2
        port: 9080
        volumes:
          - name: wlp-output
            type: emptyDir
            mountPath: /opt/ibm/wlp/output
          - name: tmp
            type: emptyDir
            mountPath: /tmp


      traits:
        - type: expose
          properties:
            port:
              - 9080

        - type: rollout
          properties:
            targetSize: 2
            rolloutBatches:
              - replicas: 1
              - replicas: 1
              
        - type: canary-traffic
          properties:
            port: 9080
...

这次更新还为应用新增了一个升级的执行工作流，该工作流包含三个步骤。

第一步通过指定 batchPartition 等于 0 设置只升级第一批次的实例。并通过 traffic.weightedTargets 将 10% 的流量切换到新版本的实例上面。

完成第一步之后，执行第二步工作流会进入暂停状态，等待用户校验服务状态。

工作流的第三步是完成剩下实例的升级，并将全部流量切换致新的组件版本上。

...
  workflow:
    steps:
      - name: rollout-1st-batch
        type: canary-rollout
        properties:
          # just upgrade first batch of component
          batchPartition: 0
          traffic:
            weightedTargets:
              - revision: reviews-v1
                weight: 90 # 90% shift to new version
              - revision: reviews-v2
                weight: 10 # 10% shift to new version

      # give user time to verify part of traffic shifting to newRevision
      - name: manual-approval
        type: suspend

      - name: rollout-rest
        type: canary-rollout
        properties:
          # upgrade all batches of component
          batchPartition: 1
          traffic:
            weightedTargets:
              - revision: reviews-v2
                weight: 100 # 100% shift to new version
...

更新完成之后，再在浏览器多次访问之前的网址。发现有大概10%的概率会看到下面这个新的页面，

可见新版本的页面由之前的黑色五角星变成了红色五角星

继续完成全量发布

如果在人工校验时，发现服务符合预期，需要继续执行工作流，完成全量发布。你可以通过执行下面的命令完成这一操作。

vela workflow resume book-info

在浏览器上继续多次访问网页，会发现五角星将一直是红色的。

终止发布工作流并回滚

如果在人工校验时，发现服务不符合预期，需要终止预先定义好的发布工作流，并将流量和实例切换回之前的版本。你可以通过执行下面的命令完成这一操作：

kubectl apply -f  https://raw.githubusercontent.com/kubevela/kubevela/master/docs/examples/canary-rollout-use-case/rollback.yaml

这个操作将会更新 Workflow 定义去使用 canary-rollback step：

  ...
  workflow:
    steps:
      - name: rollback
        type: canary-rollback

此次操作的原理是：

• 更新 Rollout 对象的 targetRevisionName 成旧的版本，这样会自动回滚所有已发布的新版本的实例回到旧版本，并且保持还没升级的旧版本实例。
• 更新 VirtualService 对象的 route 字段，将所有流量导向旧的版本。
• 更新 DestinationRule 对象的 subset 字段，只容纳旧的版本。

看到了吗？这么多操作，但是暴露给用户的只有一个简单的 step 定义，全部复杂的操作都并抽象化在背后自动运行！

在浏览器上继续访问网址，会发现五角星又变回到了黑色。