K8s 灰度发布实战：通过 Ingress 注解轻松实现流量分割与渐进式发布

在现代微服务架构中，应用的更新和发布是一个高频且关键的操作。如何在不影响用户体验的前提下，安全、平稳地将新版本应用推送到生产环境，是每个开发者和运维团队必须面对的挑战。灰度发布（Gray Release）作为一种渐进式发布策略，能够有效降低发布风险，而 Kubernetes 的 Ingress 注解功能为我们提供了一种简单而强大的实现方式。
本文将带你深入浅出地了解如何通过 Ingress 注解 在 Kubernetes 中实现灰度发布，并逐步掌握流量分割、权重控制等核心技巧。无论你是 Kubernetes 新手还是资深用户，都能从本文中获得实用的知识和操作指南。
什么是灰度发布？

灰度发布，也称为金丝雀发布（Canary Release），是一种渐进式的应用发布策略。它的核心思想是：将新版本应用逐步推送给一小部分用户，观察其运行状态，确认无误后再逐步扩大范围，最终完成全量发布。
相比于全量发布，灰度发布具有以下优势：

• 降低风险：通过小范围验证，避免因新版本问题导致全局故障。
  
• 快速回滚：如果新版本出现问题，可以快速切换回旧版本。
  
• 用户体验优化：逐步发布可以减少对用户的影响。
  

Kubernetes 中的灰度发布实现方式

在 Kubernetes 中，灰度发布可以通过多种方式实现，例如：

• Deployment + Service：手动控制流量切换。
  
• Istio：通过服务网格实现高级流量管理。
  
• Ingress 注解：通过 Nginx Ingress Controller 的注解功能实现流量分割。
  

本文将重点介绍 Ingress 注解 的实现方式，因为它简单易用，且无需引入额外的组件。
通过 Ingress 注解实现灰度发布

Nginx Ingress Controller 提供了丰富的注解（Annotations），可以轻松实现灰度发布。以下是具体步骤：
1. 部署新旧版本应用

首先，我们需要部署两个版本的应用程序：

• 旧版本（v1）：当前正在运行的生产版本。
  
• 新版本（v2）：待发布的新版本。
  

1.1 创建 v1 版本 Deployment 和 Service

1. # v1 版本 Deployment
2. apiVersion: apps/v1
3. kind: Deployment
4. metadata:
5.   name: my-app-v1
6. spec:
7.   replicas: 3
8.   template:
9.     metadata:
10.       labels:
11.         app: my-app
12.         version: v1
13.     spec:
14.       containers:
15.       - name: my-app
16.         image: my-app:v1
17.         ports:
18.         - containerPort: 80
20. # v1 版本 Service
21. apiVersion: v1
22. kind: Service
23. metadata:
24.   name: my-app-v1
25. spec:
26.   selector:
27.     app: my-app
28.     version: v1
29.   ports:
30.   - port: 80
31.     targetPort: 80

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1.2 创建 v2 版本 Deployment 和 Service

1. # v2 版本 Deployment
2. apiVersion: apps/v1
3. kind: Deployment
4. metadata:
5.   name: my-app-v2
6. spec:
7.   replicas: 3
8.   template:
9.     metadata:
10.       labels:
11.         app: my-app
12.         version: v2
13.     spec:
14.       containers:
15.       - name: my-app
16.         image: my-app:v2
17.         ports:
18.         - containerPort: 80
20. # v2 版本 Service
21. apiVersion: v1
22. kind: Service
23. metadata:
24.   name: my-app-v2
25. spec:
26.   selector:
27.     app: my-app
28.     version: v2
29.   ports:
30.   - port: 80
31.     targetPort: 80

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2. 配置 Ingress 实现灰度发布

通过 Nginx Ingress Controller 的 canary 注解，我们可以轻松实现流量分割。
2.1 创建 Ingress 资源

以下是一个示例配置：

1. apiVersion: networking.k8s.io/v1
2. kind: Ingress
3. metadata:
4.   name: my-app-ingress
5.   annotations:
6.     nginx.ingress.kubernetes.io/canary: "true"  # 启用灰度发布
7.     nginx.ingress.kubernetes.io/canary-weight: "10"  # 10% 流量到新版本
8. spec:
9.   rules:
10.   - host: my-app.example.com
11.     http:
12.       paths:
13.       - path: /
14.         pathType: Prefix
15.         backend:
16.           service:
17.             name: my-app-v2  # 新版本服务
18.             port:
19.               number: 80
20.   - host: my-app.example.com
21.     http:
22.       paths:
23.       - path: /
24.         pathType: Prefix
25.         backend:
26.           service:
27.             name: my-app-v1  # 旧版本服务
28.             port:
29.               number: 80

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2.2 关键注解说明

• nginx.ingress.kubernetes.io/canary: "true"：启用灰度发布功能。
  
• nginx.ingress.kubernetes.io/canary-weight: "10"：将 10% 的流量分配到新版本（v2），剩余 90% 的流量继续使用旧版本（v1）。
  

3. 逐步调整流量权重

在灰度发布过程中，可以逐步增加新版本的流量比例。例如：

• 初始阶段：10% 流量到 v2。
  
• 验证通过后：将权重调整为 50%。
  
• 最终阶段：将权重调整为 100%，完成全量发布。
  

只需修改 canary-weight 注解的值即可：

1. nginx.ingress.kubernetes.io/canary-weight: "50"  # 50% 流量到新版本

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4. 监控与回滚

在灰度发布过程中，务必监控新版本的运行状态，包括：

• 应用日志：检查是否有错误或异常。
  
• 性能指标：如响应时间、错误率等。
  
• 用户反馈：收集用户的使用体验。
  

如果发现问题，可以通过调整 canary-weight 注解将流量切回旧版本：

1. nginx.ingress.kubernetes.io/canary-weight: "0"  # 所有流量切回旧版本

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灰度发布的进阶用法

除了基于权重的流量分割，Nginx Ingress Controller 还支持以下灰度发布策略：
1. 基于请求头的流量分割

通过 nginx.ingress.kubernetes.io/canary-by-header 注解，将特定请求头的流量路由到新版本。
示例配置

1. apiVersion: networking.k8s.io/v1
2. kind: Ingress
3. metadata:
4.   name: my-app-ingress
5.   annotations:
6.     nginx.ingress.kubernetes.io/canary: "true"
7.     nginx.ingress.kubernetes.io/canary-by-header: "X-Canary"
8.     nginx.ingress.kubernetes.io/canary-by-header-value: "true"
9. spec:
10.   rules:
11.   - host: my-app.example.com
12.     http:
13.       paths:
14.       - path: /
15.         pathType: Prefix
16.         backend:
17.           service:
18.             name: my-app-v2
19.             port:
20.               number: 80
21.   - host: my-app.example.com
22.     http:
23.       paths:
24.       - path: /
25.         pathType: Prefix
26.         backend:
27.           service:
28.             name: my-app-v1
29.             port:
30.               number: 80

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说明

• 当请求头中包含 X-Canary: true 时，流量会被路由到新版本（v2）。
  
• 其他请求继续使用旧版本（v1）。
  

2. 基于 Cookie 的流量分割

通过 nginx.ingress.kubernetes.io/canary-by-cookie 注解，将特定 Cookie 的流量路由到新版本。
示例配置

1. apiVersion: networking.k8s.io/v1
2. kind: Ingress
3. metadata:
4.   name: my-app-ingress
5.   annotations:
6.     nginx.ingress.kubernetes.io/canary: "true"
7.     nginx.ingress.kubernetes.io/canary-by-cookie: "canary"
8. spec:
9.   rules:
10.   - host: my-app.example.com
11.     http:
12.       paths:
13.       - path: /
14.         pathType: Prefix
15.         backend:
16.           service:
17.             name: my-app-v2
18.             port:
19.               number: 80
20.   - host: my-app.example.com
21.     http:
22.       paths:
23.       - path: /
24.         pathType: Prefix
25.         backend:
26.           service:
27.             name: my-app-v1
28.             port:
29.               number: 80

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说明

• 当请求中包含 canary=true 的 Cookie 时，流量会被路由到新版本（v2）。
  
• 其他请求继续使用旧版本（v1）。
  

3. 组合使用

可以同时使用权重、请求头和 Cookie 实现更复杂的灰度发布策略。
示例配置

1. apiVersion: networking.k8s.io/v1
2. kind: Ingress
3. metadata:
4.   name: my-app-ingress
5.   annotations:
6.     nginx.ingress.kubernetes.io/canary: "true"
7.     nginx.ingress.kubernetes.io/canary-weight: "10"
8.     nginx.ingress.kubernetes.io/canary-by-header: "X-Canary"
9.     nginx.ingress.kubernetes.io/canary-by-header-value: "true"
10.     nginx.ingress.kubernetes.io/canary-by-cookie: "canary"
11. spec:
12.   rules:
13.   - host: my-app.example.com
14.     http:
15.       paths:
16.       - path: /
17.         pathType: Prefix
18.         backend:
19.           service:
20.             name: my-app-v2
21.             port:
22.               number: 80
23.   - host: my-app.example.com
24.     http:
25.       paths:
26.       - path: /
27.         pathType: Prefix
28.         backend:
29.           service:
30.             name: my-app-v1
31.             port:
32.               number: 80

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说明

• 10% 的流量会被分配到新版本（v2）。
  
• 如果请求头中包含 X-Canary: true 或 Cookie 中包含 canary=true，流量也会被路由到新版本。
  

总结

通过 Kubernetes 的 Ingress 注解，我们可以轻松实现灰度发布，逐步将新版本应用推送给用户，降低发布风险。无论是基于权重的流量分割，还是基于请求头或 Cookie 的精细化控制，Nginx Ingress Controller 都提供了强大的支持。
灰度发布不仅是技术上的优化，更是对用户体验的尊重。希望本文能帮助你掌握这一重要技能，让你的发布过程更加平稳、可靠！
立即尝试：在你的 Kubernetes 集群中部署一个灰度发布示例，感受渐进式发布的魅力吧！如果你有任何问题或想法，欢迎在评论区留言讨论！

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