你好,我是葛俊。今天,我来和你聊聊最近流行的一些部署、发布方法,以及测试右移。

最近几年,我见到了很多跟颜色相关的部署、发布方法,比如蓝绿部署、红黑部署、灰度发布等。今天,我会首先与你分享它们的基本定义和要解决的根本问题;然后,与你一起深入看一看高效应用这些方法的基本原则,以及一些具体的实践。

各种部署方式的定义

我们先来看看蓝绿部署(Blue-green Deployment)、红黑部署(Red-black Deployment)和灰度发布(Gray Release ,或 Dark Launch)的定义和流程吧。

蓝绿部署

蓝绿部署,是采用两个分开的集群对软件版本进行升级的一种方式。它的部署模型中包括一个蓝色集群A和一个绿色集群B,在没有新版本上线的情况下,两个集群上运行的版本是一致的,同时对外提供服务。

系统升级时,蓝绿部署的流程是:

这样,我们就完成了两个集群上所有机器的版本升级。

红黑部署

与蓝绿部署类似,红黑部署也是通过两个集群完成软件版本的升级。

当前提供服务的所有机器都运行在红色集群A中,当需要发布新版本的时候,具体流程是这样的:

这样就完成了一个版本的升级。

可以看到,与蓝绿部署相比,红黑部署只不过是充分利用了云计算的弹性伸缩优势,从而获得了两个收益:一是,简化了流程;二是,避免了在升级的过程中,由于只有一半的服务器提供服务,而可能导致的系统过载问题。

至于这两种部署方式名字中的“蓝绿”“红黑”,只是为了方便讨论,给不同的集群取的名字而已,通过不同颜色表明它们会在系统升级时运行不同的版本。

灰度发布

灰度发布,也被叫作金丝雀发布。与蓝绿部署、红黑部署不同的是,灰度发布属于增量发布方法。也就是说,服务升级的过程中,新旧版本会同时为用户提供服务。

灰度发布的具体流程是这样的:在集群的一小部分机器上部署新版本,给一部分用户使用,以测试新版本的功能和性能;确认没有问题之后,再对整个集群进行升级。简单地说,灰度发布就是把部署好的服务分批次、逐步暴露给越来越多的用户,直到最终完全上线。

之所以叫作灰度发布,是因为它介于黑与白之间,并不是版本之间的直接切换,而是一个平滑过渡的过程。

之所以又被叫作金丝雀发布,是因为金丝雀对瓦斯极其敏感,17世纪时英国矿井工人会携带金丝雀下井,以便及时发现危险。这就与灰色发布过程中,先发布给一部分用户来测试相似,因而得名。

好了,以上就是几种有颜色的部署发布方式了。如果你还有哪些地方理解得不够透彻,可以去网络上搜索相关文章,或者直接给我留言吧。接下来,我将继续按照黄金圈法则,来帮助你深入了解这些部署、发布方式的Why、How和What。

蓝绿、红黑部署和灰度发布的Why

究其根本,这些部署、发布方法,是为了解决频繁发布的生产模式带来的两个问题:

蓝绿红黑灰度发布的How

实现这两个目标的基本原则,是把服务上线过程拆分为部署、发布和发布后3个阶段,并充分利用这3个阶段的特点来提高服务上线的效率、质量和安全性。

这3个阶段的详细定义和特点分别是:

以红黑部署为例,从开始在新生成的集群B上部署新的版本,到线上的流量通过负载均衡指向B之前,是处于部署阶段;而负载均衡从A指向B的过程,就是发布阶段;等到负载均衡完全指向B之后,就进入了发布后阶段。

部署、发布、上线这几个名词,其实区分不太明显,我们平时在讨论服务部署上线时,也经常会混用。在这里,我之所以要和你明确区分这几个阶段,是因为我们可以针对每个阶段的特点来实现两个目标:

蓝绿、红黑部署和灰度发布What

关于提高上线产品的效率,实践主要有两个:一是利用负载均衡切换线上流量,二是使用功能开关切换线上流量。这两种方法都比较简单。

而提高上线产品的安全性,相对来说就比较复杂了,但又很重要。因为在敏捷、持续交付等开发模式愈发流行的今天,产品的研发节奏越来越快,我们必须在上线过程中,在生产环境上进行更多的测试,以保证产品质量。

讲到这里,你可能一下就想到了,这正是我们在上一篇文章中提到的测试右移要做的工作。接下来,我就与你分别介绍如何在部署、发布、发布后这3个阶段提高上线产品的安全性,也就是测试右移的实践。

部署阶段的实践

在部署阶段,因为服务还没有真正面对用户,所以比较安全。在这一步,我们可以尽量运行比较多的检验。但一定要注意的是,我们在运行检验的时候,不能产生副作用,也就是不能影响到正在给用户提供服务的系统。具体来说,我们可以运行集成测试、流量镜像(shadowing,也叫作Dark Traffic Testing or Mirroring)、压测和配置方面的测试这4种检验。

第一种检验是,集成测试。

集成测试,指的是对模块之间的接口,以及模块组成的子系统进行的测试,介于单元测试和系统测试之间。

传统的集成测试是在测试环境或类生产环境上进行的。这种方式的问题在于,测试运行的环境和生产环境差别较大,不容易发现生产环境可能会出现的问题。一个最典型的原因是,在这些非生产环境上,只有测试用例在运行,没有在处理任何真实的用户请求,所以在生产环境中运行集成测试,才可能发现在非生产环境上难以发现的问题。

在具体进行集成测试的时候,如果所做的操作没有产生数据,也就是不会产生副作用,会比较安全。如果产生了数据,我们一般有两种处理方法:

第二种检验是,流量镜像。

流量镜像,指的是对线上流量的全部或者一部分进行复制,并把复制的流量定向到还没有面向用户的服务实例上,从而达到使用线上流量进行测试的效果。

关于引流的实现,通常是使用代理,比如Envoy Proxy和Istio配合使用。如果你想深入了解引流的实现方式,可以参考“使用Envoy做镜像引流”这篇文章。

需要注意的是,使用引流进行测试时,不能给生产环境带来副作用。具体办法与集成测试的处理方法类似,我们也可以给引流产生的数据打标签,在流量复制的时候,对复制的请求统一添加一个特殊字段(比如shadow),从而让接收到请求的服务可以对其进行特殊处理。

使用流量镜像,除了普通的检测之外,还有一个比较有用的实践就是,对测试流量与实时服务流量的运行结果进行对比,来检查新服务的运行是否符合预期。Twitter在2015年开源了一款这样的代理工具Diffy ,它可以在镜像流量的同时调用线上服务和新服务,并对结果进行对比。

第三种检验是,压测。

压测,也是在部署阶段比较有价值的一种测试方法。比如,我们可以把新服务部署到一个比较小的集群上,然后把线上环境的流量全部复制并指向这个新集群,以相对客观地了解最新服务的抗压能力。

第四种检验是,配置方面的测试。

系统配置方面的变更,一旦出现问题,往往会给业务带来重大损失。部署阶段,因为不直接面向用户,所以是测试配置变更的好时机。

如果你想深入了解这部分内容的细节,可以参考Facebook关于可靠性的见解这篇文章。

发布阶段的实践

在发布阶段,我们可以使用金丝雀发布和监控两种方法,来及早发现错误,并减少错误带来的损失。

第一个方法是,金丝雀发布。

金丝雀发布,是发布阶段最基本、最常见的实践。这里,我两个小贴士:

第二个方法是,监控。

监控,是安全发布必不可少的关键环节,其重要性不言自明。在发布过程中,我们应该注意监测用户请求失败率、用户请求处理时长和异常出现数量这几个信息,以保证快速发现问题并及时回滚。

发布后的实践

产品成功发布之后,我们的主要工作就是监控和补救,具体实践包括三个:监控、A/B测试和混沌工程(Chaos Engineering)。

第一个实践是,监控。

服务上线后,我们需要提供有效的监控,来了解服务的质量。关于监控的内容,我推荐参考可观察性(Observability)的三大支柱,即日志、度量和分布式追踪。如果你想深入了解这部分内容,推荐你看一下这篇文章

第二个实践是,A/B测试。

系统上线之后发现问题,有一个快速的补救办法是,继续使用旧的服务代码。对于这一点,我们可以通过A/B测试的方法来实现。

也就是说,添加风险比较大的新功能时,使用A/B测试让新旧功能并存,通过配置或者功能开关决定使用哪一个版本服务用户。如果发现新功能实现有重大问题,可以马上更改配置(而不需要重新部署服务),就能重新启用旧版本。

第三个实践是,混沌工程。

混沌工程,指的是主动地在生产环境中引入错误,来测试系统的可靠性的工程方法。最早为人熟知的混沌工程,是网飞(Netflix)公司的Chaos Monkey。这种方法可以引入的错误主要包括:

不过,一般是在公司达到了很好的稳定性之后,对稳定性有更上一层楼的需求时,或者是对稳定性要求特别高的公司,混沌工程的价值才比较大。

小结

我首先与你介绍了一些常用的部署、发布方式,包括蓝绿部署、红黑部署和灰度发布。这些方法的目的,都是为了解决频繁发布的生产模式带来的挑战。而解决这些挑战最基本的原则是,把服务上线的过程拆分为部署、发布和发布后3个阶段,并分别进行优化。

在部署阶段,我们要充分利用服务还没有暴露给用户的特点,尽量进行集成测试、压测、配置测试等检测;在发布的阶段,我们主要是采取灰度发布的方式并配合使用监控,在出现问题时,马上进行回滚;而在发布后阶段,则有监控、A/B测试以及混沌工程等实践。

在我看来,快速发布模式没有给测试留下足够的时间,我们的确需要在部署上线的过程中,在提高产品质量上多下功夫。Spinnaker这种原生支持灰度发布的工具的出现和流行,也正表明了这一趋势。在这种在生产环境上进行测试的方式,最关键的是要做好风险控制。

另外,这种模式给测试团队带来了非常大的挑战。我觉得,在不久的将来,传统测试方式会越来越不流行。测试团队需要尽快转型,来适应这种新的开发模式。

思考题

你觉得金丝雀发布可以用在移动端应用或者桌面应用上吗?如果可以的话,大概要怎么实现呢?

感谢你的收听,欢迎你在评论区给我留言分享你的观点,也欢迎你把这篇文章分享给更多的朋友一起阅读。我们下期再见!

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