Kubernetes StatefulSet 灰度发布与金丝雀发布

一、基本概念

1. 灰度发布（Gray Release）

• 定义：逐步将新版本应用部署到部分 Pod，通过流量控制（如 Ingress 规则）让部分用户访问新版本，验证稳定性后全量发布。
• 适用场景：需要验证新版本功能或稳定性的有状态服务（如数据库、消息队列）。

2. 金丝雀发布（Canary Release）

• 本质：一种特殊的灰度发布，通常先部署**少量 Pod（金丝雀）**接收生产流量，确认无问题后再扩展新版本。
• StatefulSet 实现：通过 partition 字段控制更新的 Pod 范围，实现分阶段更新。

二、StatefulSet 的实现机制

1. 关键字段：updateStrategy

spec:
  updateStrategy:
    type: RollingUpdate
    rollingUpdate:
      partition: 2  # 序号 >=2 的 Pod 才会更新（从0开始计数）

• partition 作用：指定一个分界点，只有序号 ≥ partition 的 Pod 会被更新，其余保留旧版本。

2. 操作流程（金丝雀发布示例）

目标：将 StatefulSet（共 3 个 Pod）从 v1 升级到 v2，先更新 1 个 Pod（金丝雀）。 步骤：

1. 初始状态：3 个 Pod 运行 v1（web-0、web-1、web-2）。

2. 设置分区：

   kubectl patch sts web -p '{"spec":{"updateStrategy":{"rollingUpdate":{"partition":2}}}}'
   

   • 仅 web-2（序号=2 ≥ partition）会被更新到 v2，其余保持 v1。

3. 验证金丝雀：监控 web-2 的日志和指标，确认无异常。

4. 全量更新：将 partition 改为 0，所有 Pod 逐步更新到 v2：

   kubectl patch sts web -p '{"spec":{"updateStrategy":{"rollingUpdate":{"partition":0}}}}'
   

三、灰度发布的扩展实现

若需更精细的流量控制（如按比例分配流量），需结合其他工具：

1. 方案 1：Service + 多 StatefulSet

• 创建两个 StatefulSet（v1 和 v2），共享相同的 volumeClaimTemplate。
• 通过 Service 的 selector 动态调整流量比例（如 90% 到 v1，10% 到 v2）。

2. 方案 2：Ingress 流量切分

• 使用 Nginx/Istio 的 流量镜像 或 权重路由，将部分请求导流到新版本 Pod。 示例（Istio VirtualService）：

http:
- route:
  - destination:
      host: web-service
      subset: v1
    weight: 90
  - destination:
      host: web-service
      subset: v2
    weight: 10

四、关键注意事项

1. 数据一致性

   • 确保新旧版本 Pod 能兼容同一存储卷的数据（如数据库 Schema 变更需向后兼容）。

2. 回滚机制

   • 发现问题时，快速调整 partition 回退到旧版本：

     kubectl patch sts web -p '{"spec":{"updateStrategy":{"rollingUpdate":{"partition":3}}}}'
     

3. 监控与验证

   • 在灰度阶段监控 业务指标（如错误率、延迟）和 存储性能（如 IOPS）。

五、与 Deployment 的对比

六、常用命令

# 查看 StatefulSet 更新状态
kubectl rollout status sts/web

# 动态调整 partition（金丝雀发布）
kubectl patch sts web -p '{"spec":{"updateStrategy":{"rollingUpdate":{"partition":1}}}}'

# 回滚到历史版本（需提前有 Revision）
kubectl rollout undo sts/web --to-revision=1