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Golang应用在Kubernetes中滚动升级示例

P粉602998670
发布: 2025-09-13 13:05:01
原创
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Golang应用在Kubernetes中实现零停机滚动升级的关键在于:应用需支持优雅停机以处理现有请求并拒绝新请求,结合Kubernetes的readiness探针确保流量不被路由到未就绪或即将终止的Pod,同时合理配置liveness探针、terminationGracePeriodSeconds及滚动更新策略(maxSurge和maxUnavailable),保障升级过程中服务连续性与资源可用性。

golang应用在kubernetes中滚动升级示例

Golang应用在Kubernetes中实现滚动升级,核心在于利用Kubernetes Deployment对象的内置能力,配合Go应用自身的优雅停机机制和健康检查。这能确保在不中断服务的前提下,平滑地将旧版本替换为新版本。

解决方案

在我看来,要让一个Golang应用在Kubernetes里实现真正意义上的滚动升级,我们不光要依赖K8s强大的编排能力,更要从Go应用本身做起,让它“懂事”一点,知道什么时候该体面地退出。下面我将通过一个具体的示例来演示这个过程。

1. 准备一个支持优雅停机的Golang应用

这是基础,也是很多Go开发者容易忽视的一点。一个“野蛮”退出的Go应用,即使K8s再努力,也可能在升级时丢掉请求。

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main.go
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(v1.0.0版本):

package main

import (
    "context"
    "fmt"
    "log"
    "net/http"
    "os"
    "os/signal"
    "syscall"
    "time"
)

const appVersion = "v1.0.0" // 应用版本号,升级时会改为v1.0.1

// handler 处理普通请求
func handler(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
    log.Printf("Received request from %s on path %s. Version: %s", r.RemoteAddr, r.URL.Path, appVersion)
    time.Sleep(1 * time.Second) // 模拟一些工作负载
    fmt.Fprintf(w, "Hello from Golang App! Version: %s\n", appVersion)
}

// healthzHandler 用于健康检查
func healthzHandler(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
    w.WriteHeader(http.StatusOK)
    fmt.Fprintf(w, "OK\n")
}

func main() {
    mux := http.NewServeMux()
    mux.HandleFunc("/", handler)
    mux.HandleFunc("/healthz", healthzHandler) // 暴露健康检查接口

    port := os.Getenv("PORT")
    if port == "" {
        port = "8080"
    }

    server := &http.Server{
        Addr:    ":" + port,
        Handler: mux,
    }

    // 创建一个通道,用于监听操作系统信号
    quit := make(chan os.Signal, 1)
    // 监听 SIGINT (Ctrl+C) 和 SIGTERM (Kubernetes发送的终止信号)
    signal.Notify(quit, syscall.SIGINT, syscall.SIGTERM)

    // 在一个goroutine中启动HTTP服务器
    go func() {
        log.Printf("Starting server version %s on :%s", appVersion, port)
        if err := server.ListenAndServe(); err != nil && err != http.ErrServerClosed {
            log.Fatalf("Server failed to start: %v", err)
        }
    }()

    // 阻塞主goroutine,直到接收到退出信号
    <-quit
    log.Println("Shutting down server...")

    // 创建一个带超时的上下文,用于控制服务器优雅停机的时间
    ctx, cancel := context.WithTimeout(context.Background(), 10*time.Second) // 10秒超时
    defer cancel()

    // 优雅停机
    if err := server.Shutdown(ctx); err != nil {
        log.Fatalf("Server shutdown failed: %v", err)
    }

    log.Println("Server gracefully stopped.")
}
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Dockerfile
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:

# 使用多阶段构建,减小最终镜像大小
FROM golang:1.22-alpine AS builder

WORKDIR /app

COPY go.mod go.sum ./
RUN go mod download # 下载依赖

COPY . .

# 编译Go应用,禁用CGO,交叉编译为Linux可执行文件
RUN CGO_ENABLED=0 GOOS=linux go build -a -installsuffix cgo -o main .

# 第二阶段:构建最终的运行镜像
FROM alpine:latest

WORKDIR /root/

# 从构建阶段复制编译好的可执行文件
COPY --from=builder /app/main .

EXPOSE 8080 # 暴露应用端口

CMD ["./main"] # 启动应用
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2. Kubernetes Deployment 和 Service 配置

go-app.yaml
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:

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: go-app-deployment
  labels:
    app: go-app
spec:
  replicas: 3 # 期望的Pod副本数量
  selector:
    matchLabels:
      app: go-app
  strategy:
    type: RollingUpdate # 声明使用滚动更新策略
    rollingUpdate:
      maxSurge: 25% # 允许在升级过程中,新Pod的数量可以比期望多25% (1个)
      maxUnavailable: 1 # 允许在升级过程中,最多有1个Pod不可用
  template:
    metadata:
      labels:
        app: go-app
    spec:
      containers:
      - name: go-app
        image: your-docker-repo/go-app:v1.0.0 # 替换为你的Docker镜像地址
        ports:
        - containerPort: 8080
        # Readiness Probe: 决定Pod是否准备好接收流量
        readinessProbe:
          httpGet:
            path: /healthz
            port: 8080
          initialDelaySeconds: 5 # 容器启动后等待5秒开始探测
          periodSeconds: 5     # 每5秒探测一次
          failureThreshold: 3  # 连续3次失败则认为不就绪
        # Liveness Probe: 决定Pod是否存活,如果失败则重启Pod
        livenessProbe:
          httpGet:
            path: /healthz
            port: 8080
          initialDelaySeconds: 15 # 容器启动后等待15秒开始探测
          periodSeconds: 10     # 每10秒探测一次
          failureThreshold: 3   # 连续3次失败则认为不健康
        env:
        - name: PORT
          value: "8080"
      # terminationGracePeriodSeconds: 30 # 默认是30秒,显式指定以增强可读性。
                                        # 告诉K8s在强制终止Pod之前,给应用多少时间来优雅停机。
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: go-app-service
  labels:
    app: go-app
spec:
  selector:
    app: go-app
  ports:
    - protocol: TCP
      port: 80 # Service暴露的端口
      targetPort: 8080 # Pod内部容器监听的端口
  type: LoadBalancer # 或者 ClusterIP,根据需求选择
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3. 部署初始版本

  • 构建Docker镜像并推送到仓库:
    docker build -t your-docker-repo/go-app:v1.0.0 .
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    docker push your-docker-repo/go-app:v1.0.0
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  • 应用Kubernetes配置:
    kubectl apply -f go-app.yaml
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4. 执行滚动升级

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  • 修改Go应用代码:将
    appVersion
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    改为
    "v1.0.1"
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  • 构建新版本镜像
    docker build -t your-docker-repo/go-app:v1.0.1 .
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    docker push your-docker-repo/go-app:v1.0.1
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  • 更新Deployment YAML:将
    image
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    字段从
    your-docker-repo/go-app:v1.0.0
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    修改为
    your-docker-repo/go-app:v1.0.1
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  • 应用更新
    kubectl apply -f go-app.yaml
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此时,Kubernetes会按照

RollingUpdate
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策略,逐步替换旧版本的Pod。你可以通过
kubectl get pods -w
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kubectl describe deployment go-app-deployment
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来观察升级过程。

Golang应用在Kubernetes中实现零停机升级的关键是什么?

说实话,要做到真正的“零停机”,这背后需要Go应用和Kubernetes的紧密配合,缺一不可。在我看来,有几个核心点是必须抓住的:

  1. Go应用的优雅停机(Graceful Shutdown):这是基石。当Kubernetes决定终止一个旧Pod时,它会发送一个

    SIGTERM
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    信号。你的Go应用必须能够捕获这个信号,然后:

    • 停止接受新请求:比如,停止监听端口,或者更新内部状态,告诉负载均衡器它即将关闭。
    • 处理完现有请求:给正在处理的请求留出足够的时间完成。这就是
      http.Server.Shutdown()
      登录后复制
      的作用,它会关闭监听器,但允许现有连接在超时前完成。
    • 释放资源:关闭数据库连接、文件句柄等。 如果没有优雅停机,旧Pod可能会在处理请求到一半时被强制杀死,导致客户端收到错误。
  2. Kubernetes的健康检查(Readiness and Liveness Probes)

    • Readiness Probe(就绪探针):这个太重要了。它告诉Kubernetes你的Pod是否准备好接收流量。新Pod启动后,可能需要一些时间来初始化、加载配置,甚至预热缓存。在它真正准备好之前,就绪探针应该失败。只有当探针成功后,Kubernetes才会将这个新Pod添加到Service的Endpoint列表中,开始接收流量。旧Pod在收到
      SIGTERM
      登录后复制
      后,也应该让其就绪探针失败,这样负载均衡器就会停止向它发送新请求。
    • Liveness Probe(存活探针):它判断你的应用是否还“活着”。如果Go应用因为某种原因(比如死锁、内存泄漏)不再响应,存活探针会失败,Kubernetes会重启这个Pod。这虽然不直接关系到滚动升级的平滑性,但它确保了Pod在整个生命周期中的健康。
  3. terminationGracePeriodSeconds
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    :这是Pod级别的一个配置,默认是30秒。它告诉Kubernetes,在发送
    SIGTERM
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    信号后,最长等待多久才强制杀死Pod(发送
    SIGKILL
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    )。你的Go应用优雅停机逻辑的超时时间应该小于或等于这个值,给应用留足处理现有请求的时间。

  4. preStop
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    Hook(可选但推荐):有时候,你可能希望在
    SIGTERM
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    信号发送之前,或者在
    SIGTERM
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    信号之后,执行一些额外的清理工作。
    preStop
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    hook就是为此而生。比如,你可以在
    preStop
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    hook中加入一个
    sleep
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    命令,给Service的负载均衡器一个额外的缓冲时间来停止向该Pod发送请求,确保所有流量都已排空。虽然Go应用的优雅停机已经很强大,但这个hook能提供额外的保障。

这些点结合起来,才能构成一个健壮的零停机升级方案。

Kubernetes滚动升级策略(maxSurge与maxUnavailable)如何影响Golang应用的可用性?

maxSurge
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maxUnavailable
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是Kubernetes滚动更新策略的核心参数,它们直接决定了升级的速度、风险以及应用在升级期间的整体可用性。理解它们对Go应用的影响,可以帮助我们更好地权衡升级效率与服务稳定性。

  • maxSurge
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    (最大浪涌)

    • 定义:指定在升级过程中,可以比期望的副本数多出多少个Pod。它可以是绝对值(如
      1
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      ),也可以是百分比(如
      25%
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      )。
    • 对Go应用可用性的影响
      • 提高可用性:当
        maxSurge
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        大于0时,Kubernetes会在终止旧Pod之前,先启动新的Pod。这意味着在某个时刻,集群中运行的Pod总数会超过
        replicas
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        定义的数量。对于Go应用来说,这能确保有足够的新Pod在旧Pod被终止前就绪并开始接收流量,从而提高了升级期间的整体服务容量和可用性
      • 资源消耗:当然,这意味着在升级期间,你的集群会暂时消耗更多的计算资源。对于资源紧张的集群,这需要谨慎设置。
    • 示例:如果
      replicas: 3
      登录后复制
      maxSurge: 25%
      登录后复制
      ,那么Kubernetes会先启动1个新Pod(25% of 3 rounded up is 1),此时总共有4个Pod。当这个新Pod就绪后,才会开始终止旧Pod。
  • maxUnavailable
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    (最大不可用)

    • 定义:指定在升级过程中,最多可以有多少个Pod处于不可用状态。同样可以是绝对值或百分比。
    • 对Go应用可用性的影响
      • 控制风险:它直接限制了升级期间服务的降级程度。如果
        maxUnavailable
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        设置为0,意味着在任何时候都不能有Pod不可

以上就是Golang应用在Kubernetes中滚动升级示例的详细内容,更多请关注php中文网其它相关文章!

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