Kubernetes Blue/Green Upgradeについて

# Kubernetes Blue/Green Upgradeについて

## 目次
- [導入](#導入)
- [マルチクラスタ構成のBlue/Green Upgradeの具体的な手順](#マルチクラスタ構成のbluegreen-upgradeの具体的な手順)
- [Upgrade時の注意点とベストプラクティス](#upgrade時の注意点とベストプラクティス)
- [トラブルシューティング事例と解決策](#トラブルシューティング事例と解決策)
- [用語の解説](#用語の解説)
- [結論](#結論)
- [参考資料](#参考資料)

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## 導入

### 1. KubernetesのBlue/Green Upgradeの重要性

Kubernetesクラスタのアップグレードは、新しい機能を取得するため、セキュリティのパッチを適用するため、あるいは既存の問題を修正するために行われます。しかし、アップグレードには中断のリスクが伴います。そのため、Blue/Greenのアップグレードアプローチはそのリスクを軽減するための手段として注目を集めています。

### 2. Blue/Green Upgradeの基本概念

Blue/Greenアップグレードは、新しいバージョン(通常は「Green」)を導入しながら、既存のバージョン(「Blue」)を稼働させ続けるアプローチを指します。問題が発生した場合には、Blueバージョンに容易にロールバックできます。

### 3. 記事の概要

この記事では、Kubernetesのマルチクラスタ環境でのBlue/Green Upgradeの具体的な手順、注意点、トラブルシューティング事例、そして用語の解説を提供します。

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## マルチクラスタ構成のBlue/Green Upgradeの具体的な手順

### 2.1 使用例の構成の説明

#### 2.1.1 管理クラスタとユーザクラスタ

Kubernetesのマルチクラスタ環境には、管理クラスタとユーザクラスタがあります。管理クラスタはユーザクラスタを制御し、ユーザクラスタはワークロードを実行します。

#### 2.1.2 ノードプールの概念

ノードプールは、同じ設定やバージョンのノードのグループを指します。ノードプールを使用することで、ノードの追加や削除、アップグレードが容易になります。

#### 2.1.3 アップグレードプロセスの概要

アップグレードは、まず管理クラスタをアップグレードし、次にユーザクラスタのControl Planeをアップグレードし、最後に新しいバージョンのノードプールを追加し、既存のノードプールを削除することで完了します。

### 2.2 管理クラスタのアップグレード

#### 2.2.1 構成ファイルの変更

管理クラスタのアップグレードを開始するには、まず構成ファイルを編集してバージョン情報を更新します。

```yaml
apiVersion: baremetal.cluster.gke.io/v1
kind: Cluster
metadata:
  name: admincluster
  namespace: cluster-admin
spec:
  type: admin
- anthosBareMetalVersion: 1.15.1
+ anthos

BareMetalVersion: 1.16.0
```

#### 2.2.2 preflight checkの実行

構成ファイルの変更後、preflight checkを実行してアップグレードの可能性を確認します。

```shell
bmctl check all -c admincluster
```

#### 2.2.3 アップグレードの実行

preflight checkが問題なければ、`bmctl upgrade cluster`コマンドを使用して管理クラスタのアップグレードを実行します。

```shell
bmctl upgrade cluster --kubeconfig=bmctl-workspace/admincluster/admincluster-kubeconfig -c admincluster
```

### 2.3 User ClusterのControl Planeのアップグレード

#### 2.3.1 構成ファイルの変更

同様に、User ClusterのControl Planeのアップグレードも構成ファイルの変更から始めます。

```yaml
apiVersion: baremetal.cluster.gke.io/v1
kind: Cluster
metadata:
  name: usercluster1
  namespace: cluster-usercluster1
spec:
  type: user
- anthosBareMetalVersion: 1.15.1
+ anthosBareMetalVersion: 1.16.0
```

#### 2.3.2 preflight checkの実行

```shell
bmctl check all -c usercluster1
```

#### 2.3.3 アップグレードの実行

```shell
bmctl upgrade cluster --kubeconfig=bmctl-workspace/admincluster/admincluster-kubeconfig -c usercluster1
```

### 2.4 新バージョンでのGreenノードプールの追加

アップグレードされたControl Planeを使用して、新バージョンでのGreenノードプールを追加します。このノードプールには、新しいバージョンのノードが含まれます。

```shell
kubectl apply -f new-green-nodepool.yaml
```

### 2.5 Podの移行と旧Node Poolの削除

#### 2.5.1 Podの移行

Greenノードプールが追加されたら、cordon/drainを使用してPodを移行します。

```shell
kubectl cordon <blue-node-name>
kubectl drain <blue-node-name> --ignore-daemonsets --delete-emptydir-data
```

#### 2.5.2 旧Node Poolの削除

Podの移行が完了したら、旧Node Poolを削除します。

```shell
kubectl --kubeconfig=bmctl-workspace/admincluster/admincluster-kubeconfig delete nodepool <blue-nodepool> -n cluster-usercluster1
```

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## Upgrade時の注意点とベストプラクティス

### 3.1 通信の中断

Upgrade中に通信が中断しないように注意が必要です。事前の計画とテストが重要となります。

### 3.2 エラーハンドリングとロールバック

エラーが発生した場合、適切なエラーハンドリングとロールバックのプロセスが必要です。Blueバージョンへのロールバックを確実に行えるようにしましょう。

### 3.3 アップグレードプロセスの監視

アップグレードプロセスは、進捗の監視が重要です。アップグレードの状態を定期的にチェックし、問題が発生した場合には迅速に対応が必要です。

### 3.4 テスト戦略

Upgrade前に十分なテストを行い、本番環境での影響を最小限に抑えることが重要です。

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## トラブルシューティング事例と解決策

### 4.1 通信断のトラブルシューティング

通信が断たれた場合、まずネットワークの接続と設定を確認します。ルーティングやFirewallの設定もチェックが必要です。

### 4.2 ノードアップグレードの失敗

ノードのアップグレードが失敗した場合、ログを確認して具体的なエラーメ

ッセージを特定しましょう。具体的なエラーメッセージを元に解決策を探求します。

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## 用語の解説

### 5.1 cordon, uncordon, drain

- **cordon**：Kubernetesのノードをcordonすると、新しいPodがそのノードにスケジュールされなくなります。しかし、既存のPodは影響を受けません。
- **uncordon**：cordonされたノードをuncordonすると、そのノードに再びPodがスケジュールされるようになります。
- **drain**：ノードをdrainすると、そのノード上のPodが他のノードに移動します。これは、ノードのメンテナンスやアップグレードの際に使用されます。

### 5.2 Node Pool

Node Poolは、同じ設定のノードの集合を指します。Node Poolを使用することで、ノードの管理が容易になります。

### 5.3 Control Plane

Control Planeは、クラスタの全体的な管理と制御を担当します。ユーザのリクエストの処理、ワークロードのスケジューリング、クラスタ内のリソースのトラッキングなどを行います。

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## 結論

Blue/Green Upgradeは、Kubernetesのアップグレードプロセスのリスクを管理し、ダウンタイムを最小限に抑えるための有効な戦略です。事前の計画、テスト、適切なロールバックの準備によって、安全かつ効率的なアップグレードプロセスを実現できます。

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## 参考資料

- Kubernetes公式ドキュメント
- Anthos Bare Metal公式ドキュメント
- https://qiita.com/suzuyui/items/a23dcb02f613e99b718e

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この記事がKubernetesのBlue/Green Upgradeの理解と実行の助けとなることを願っています。