استقرارهای آبی-سبز: دستیابی به به‌روزرسانی‌های بدون قطعی

در چشم‌انداز دیجیتال پرشتاب امروزی، کاربران انتظار دارند که برنامه‌ها به صورت شبانه‌روزی در دسترس و پاسخگو باشند. هرگونه قطعی، حتی برای به‌روزرسانی‌های معمول، می‌تواند منجر به از دست رفتن درآمد، نارضایتی مشتریان و آسیب به اعتبار برند شود. استقرارهای آبی-سبز یک استراتژی قدرتمند برای دستیابی به به‌روزرسانی‌های بدون قطعی ارائه می‌دهند که تداوم در دسترس بودن و تجربه‌ی کاربری یکپارچه را تضمین می‌کند.

استقرار آبی-سبز چیست؟

استقرار آبی-سبز یک استراتژی انتشار است که با اجرای دو محیط تولیدی یکسان، زمان قطعی را به حداقل می‌رساند: یک محیط آبی که در حال حاضر به ترافیک زنده سرویس می‌دهد، و یک محیط سبز که بیکار است اما آماده فعال شدن است. هنگامی که نسخه جدیدی از برنامه برای انتشار آماده می‌شود، در محیط سبز مستقر می‌گردد. سپس محیط سبز به طور کامل تست و اعتبارسنجی می‌شود. پس از اطمینان، ترافیک از محیط آبی به محیط سبز منتقل می‌شود و به طور موثر محیط سبز به محیط تولیدی زنده جدید تبدیل می‌گردد.

این جابجایی می‌تواند با استفاده از روش‌های مختلفی مانند تغییرات DNS، پیکربندی‌های load balancer یا قوانین مسیریابی انجام شود. پس از جابجایی، محیط آبی بیکار باقی می‌ماند و می‌تواند به عنوان پشتیبان یا برای آزمایش نسخه‌های آینده استفاده شود. اگر هرگونه مشکلی در محیط سبز جدید به وجود آید، می‌توان به سرعت ترافیک را به محیط آبی بازگرداند و تأثیر آن بر کاربران را به حداقل رساند.

مزایای استقرارهای آبی-سبز

• بدون قطعی: مهم‌ترین مزیت، حذف زمان قطعی در طول استقرارها است. کاربران هیچ‌گونه وقفه‌ای در سرویس تجربه نمی‌کنند.
• کاهش ریسک: قابلیت بازگشت سریع به نسخه قبلی در صورت بروز مشکل، ریسک مرتبط با نسخه‌های جدید را به حداقل می‌رساند.
• بازگشت (Rollback) ساده: بازگشت‌ها ساده هستند و تنها شامل برگرداندن ترافیک به محیط آبی می‌شوند.
• تست بهبودیافته: محیط سبز فضایی اختصاصی برای تست و اعتبارسنجی کامل قبل از فعال شدن فراهم می‌کند.
• چرخه‌های انتشار سریع‌تر: کاهش ریسک و بازگشت‌های ساده، امکان انتشار سریع‌تر و مکررتر را فراهم می‌کند.
• ایزوله‌سازی محیط: ایزوله‌سازی کامل تغییرات در یک کپی از محیط تولیدی.

ملاحظات کلیدی برای پیاده‌سازی استقرارهای آبی-سبز

پیاده‌سازی استقرارهای آبی-سبز نیازمند برنامه‌ریزی دقیق و در نظر گرفتن چندین عامل است:

۱. تأمین زیرساخت

شما باید قابلیت تأمین و مدیریت سریع دو محیط تولیدی یکسان را داشته باشید. این امر اغلب شامل ابزارهای زیرساخت به عنوان کد (IaC) مانند Terraform، AWS CloudFormation، Azure Resource Manager یا Google Cloud Deployment Manager می‌شود. این ابزارها به شما امکان می‌دهند تا ایجاد و مدیریت زیرساخت خود را تعریف و خودکارسازی کنید و از سازگاری و تکرارپذیری اطمینان حاصل نمایید.

مثال: استفاده از Terraform برای تعریف زیرساخت برای هر دو محیط آبی و سبز در AWS، شامل نمونه‌های EC2، load balancerها و پایگاه‌های داده.

۲. مهاجرت داده‌ها

مهاجرت داده‌ها یک جنبه حیاتی در استقرارهای آبی-سبز است. شما باید اطمینان حاصل کنید که داده‌ها بین محیط‌های آبی و سبز قبل از جابجایی همگام‌سازی شده‌اند. استراتژی‌های مهاجرت داده‌ها عبارتند از:

• تکثیر پایگاه داده: تکثیر داده‌ها از محیط آبی به محیط سبز به صورت بلادرنگ.
• سازگاری اسکما: اطمینان از اینکه نسخه جدید برنامه با اسکما پایگاه داده موجود سازگار است.
• اسکریپت‌های مهاجرت داده‌ها: توسعه اسکریپت‌ها برای مهاجرت داده‌ها به اسکما جدید در صورت لزوم.

مثال: استفاده از قابلیت streaming replication در PostgreSQL برای تکثیر مداوم داده‌ها از پایگاه داده آبی به پایگاه داده سبز.

۳. مدیریت ترافیک

مدیریت ترافیک فرآیند جابجایی ترافیک از محیط آبی به محیط سبز است. این کار را می‌توان با استفاده از روش‌های مختلفی انجام داد:

• تغییرات DNS: به‌روزرسانی رکوردهای DNS برای اشاره به محیط سبز. این یک روش ساده اما بالقوه کند است، زیرا انتشار DNS ممکن است زمان‌بر باشد.
• Load Balancerها: استفاده از یک load balancer برای هدایت ترافیک به محیط سبز. این روش انعطاف‌پذیرتر و سریع‌تر است.
• قوانین مسیریابی: پیاده‌سازی قوانین مسیریابی در یک reverse proxy یا API gateway برای هدایت ترافیک به محیط سبز بر اساس معیارهای خاص.

مثال: پیکربندی یک AWS Elastic Load Balancer (ELB) برای جابجایی ترافیک از نمونه‌های EC2 آبی به نمونه‌های EC2 سبز.

۴. نظارت و تست

نظارت و تست جامع برای اطمینان از موفقیت استقرارهای آبی-سبز ضروری است. شما باید سلامت و عملکرد هر دو محیط آبی و سبز را نظارت کنید. تست باید شامل موارد زیر باشد:

• تست‌های واحد (Unit Tests): تست اجزای منفرد برنامه.
• تست‌های یکپارچه‌سازی (Integration Tests): تست تعامل بین اجزای مختلف.
• تست‌های سرتاسری (End-to-End Tests): تست کل جریان کاری برنامه.
• تست‌های عملکرد (Performance Tests): ارزیابی عملکرد برنامه تحت بار.
• تست پذیرش کاربر (UAT): اجازه دادن به کاربران برای تست برنامه و ارائه بازخورد.

مثال: استفاده از Prometheus و Grafana برای نظارت بر مصرف CPU، مصرف حافظه و زمان پاسخ هر دو محیط آبی و سبز. انجام تست‌های سرتاسری خودکار با استفاده از Selenium برای تأیید عملکرد برنامه.

۵. خودکارسازی

خودکارسازی کلید کارآمد و قابل اعتماد کردن استقرارهای آبی-سبز است. شما باید تا حد امکان مراحل بیشتری را خودکار کنید، از جمله:

• تأمین زیرساخت: استفاده از ابزارهای IaC برای خودکارسازی ایجاد و مدیریت زیرساخت.
• استقرار برنامه: استفاده از پایپ‌لاین‌های یکپارچه‌سازی و تحویل مستمر (CI/CD) برای خودکارسازی استقرار برنامه.
• تست: خودکارسازی تست‌های واحد، یکپارچه‌سازی و سرتاسری.
• مدیریت ترافیک: خودکارسازی جابجایی ترافیک از محیط آبی به محیط سبز.
• بازگشت (Rollback): خودکارسازی فرآیند بازگشت در صورت بروز مشکل.

مثال: استفاده از Jenkins یا GitLab CI/CD برای خودکارسازی کل فرآیند استقرار آبی-سبز، از ساخت برنامه تا استقرار آن در محیط سبز و جابجایی ترافیک.

۶. تغییرات اسکما پایگاه داده

تغییرات اسکما پایگاه داده نیازمند هماهنگی دقیق در طول یک استقرار آبی-سبز است. استراتژی‌ها عبارتند از:

• تغییرات سازگار با عقب (Backwards Compatible): ایجاد تغییراتی در اسکما که با نسخه قدیمی‌تر برنامه سازگار باشند. این امر به هر دو نسخه برنامه اجازه می‌دهد تا با یک اسکما پایگاه داده کار کنند.
• ابزارهای مهاجرت اسکما: استفاده از ابزارهایی مانند Flyway یا Liquibase برای مدیریت مهاجرت‌های اسکما پایگاه داده. این ابزارها به شما امکان می‌دهند تا تغییرات اسکما را به صورت کنترل‌شده و تکرارپذیر اعمال کنید.
• پایگاه داده آبی/سبز: در نظر گرفتن یک رویکرد آبی/سبز برای خود پایگاه داده، اگرچه این کار به طور قابل توجهی پیچیده‌تر است.

مثال: استفاده از Liquibase برای مدیریت مهاجرت‌های اسکما پایگاه داده، و اطمینان از اینکه تغییرات اسکما به طور مداوم بر روی هر دو پایگاه داده آبی و سبز اعمال می‌شود.

۷. مدیریت نشست (Session)

مدیریت نشست برای اطمینان از تجربه‌ی کاربری یکپارچه در طول جابجایی نیازمند توجه دقیق است. استراتژی‌ها عبارتند از:

• نشست‌های چسبنده (Sticky Sessions): پیکربندی load balancer برای استفاده از نشست‌های چسبنده، به طوری که کاربران همیشه به یک محیط هدایت شوند. با این حال، این می‌تواند منجر به توزیع نامتوازن بار شود.
• ذخیره‌سازی نشست مشترک: استفاده از یک مکانیزم ذخیره‌سازی نشست مشترک، مانند Redis یا Memcached، به طوری که نشست‌ها برای هر دو محیط آبی و سبز در دسترس باشند.
• تکثیر نشست: تکثیر نشست‌ها بین محیط‌های آبی و سبز.

مثال: استفاده از Redis به عنوان مکانیزم ذخیره‌سازی نشست مشترک، به طوری که نشست‌ها برای هر دو محیط آبی و سبز در دسترس باشند و تجربه‌ی کاربری یکپارچه‌ای در طول جابجایی تضمین شود.

جریان کاری استقرار آبی-سبز

1. تأمین محیط سبز: استفاده از ابزارهای IaC برای تأمین یک محیط سبز جدید که با محیط آبی یکسان است.
2. استقرار نسخه جدید: استقرار نسخه جدید برنامه در محیط سبز.
3. تست محیط سبز: تست کامل محیط سبز، شامل تست‌های واحد، یکپارچه‌سازی، سرتاسری و عملکرد.
4. همگام‌سازی داده‌ها: همگام‌سازی داده‌ها از محیط آبی به محیط سبز.
5. جابجایی ترافیک: جابجایی ترافیک از محیط آبی به محیط سبز با استفاده از تغییرات DNS، پیکربندی‌های load balancer یا قوانین مسیریابی.
6. نظارت بر محیط سبز: نظارت بر سلامت و عملکرد محیط سبز.
7. بازگشت (در صورت لزوم): اگر هرگونه مشکلی در محیط سبز به وجود آید، به سرعت ترافیک را به محیط آبی بازگردانید.
8. از رده خارج کردن محیط آبی (اختیاری): پس از اینکه محیط سبز برای مدتی با موفقیت کار کرد، می‌توانید محیط آبی را از رده خارج کنید.

جایگزین‌های استقرارهای آبی-سبز

اگرچه استقرارهای آبی-سبز مزایای قابل توجهی دارند، اما همیشه بهترین راه‌حل برای هر شرایطی نیستند. سایر استراتژی‌های استقرار عبارتند از:

• به‌روزرسانی‌های چرخشی (Rolling Updates): به‌روزرسانی تدریجی نمونه‌ها در محیط موجود.
• استقرارهای قناری (Canary Deployments): انتشار نسخه جدید برای زیرمجموعه کوچکی از کاربران قبل از عرضه آن به کل پایگاه کاربران.
• تست A/B: انتشار نسخه‌های مختلف برنامه برای گروه‌های مختلف کاربران به منظور مقایسه عملکرد آنها.

چه زمانی از استقرارهای آبی-سبز استفاده کنیم

استقرارهای آبی-سبز به ویژه برای موارد زیر مناسب هستند:

• برنامه‌هایی که به در دسترس بودن بالا نیاز دارند.
• برنامه‌هایی که به قطعی حساس هستند.
• برنامه‌هایی که استقرارهای پیچیده‌ای دارند.
• تیم‌هایی با شیوه‌های قوی دواپس و قابلیت‌های خودکارسازی.

چالش‌های استقرارهای آبی-سبز

علیرغم مزایایشان، استقرارهای آبی-سبز چالش‌های خاصی نیز دارند:

• افزایش هزینه‌های زیرساخت: نگهداری دو محیط تولیدی هزینه‌های زیرساخت را دو برابر می‌کند.
• پیچیدگی: پیاده‌سازی و مدیریت استقرارهای آبی-سبز نیازمند تخصص در زمینه زیرساخت به عنوان کد، خودکارسازی و مهاجرت داده‌ها است.
• مدیریت پایگاه داده: تغییرات اسکما پایگاه داده و همگام‌سازی داده‌ها می‌تواند پیچیده و زمان‌بر باشد.
• نیازمندی‌های تست: تست کامل برای اطمینان از موفقیت استقرارهای آبی-سبز ضروری است.

مثال‌های دنیای واقعی

• نتفلیکس (Netflix): نتفلیکس از نسخه پیچیده‌ای از استقرارهای آبی-سبز استفاده می‌کند که به آنها امکان می‌دهد به طور مداوم ویژگی‌ها و به‌روزرسانی‌های جدید را بدون تأثیر بر تجربه تماشای میلیون‌ها کاربر در سراسر جهان منتشر کنند. آنها از AWS و خودکارسازی گسترده برای استقرارهای خود استفاده می‌کنند.
• اسپاتیفای (Spotify): اسپاتیفای از استقرارهای آبی-سبز برای تضمین در دسترس بودن مداوم سرویس پخش موسیقی خود استفاده می‌کند، که به آنها اجازه می‌دهد به‌روزرسانی‌ها را در سیستم‌های بک‌اند خود بدون وقفه در پخش موسیقی مستقر کنند.
• موسسات مالی: بسیاری از موسسات مالی از استقرارهای آبی-سبز برای حفظ در دسترس بودن برنامه‌های بانکی حیاتی استفاده می‌کنند و اطمینان می‌دهند که مشتریان می‌توانند به حساب‌ها و خدمات خود به صورت شبانه‌روزی دسترسی داشته باشند. الزامات انطباق اغلب نیازمند رویه‌های تست و بازگشت دقیق است.

بهترین شیوه‌ها برای استقرارهای آبی-سبز

• همه چیز را خودکار کنید: تا حد امکان مراحل بیشتری را خودکار کنید، از جمله تأمین زیرساخت، استقرار برنامه، تست و مدیریت ترافیک.
• همه چیز را نظارت کنید: سلامت و عملکرد هر دو محیط آبی و سبز را نظارت کنید.
• به طور کامل تست کنید: برای اطمینان از کیفیت نسخه جدید، تست کامل انجام دهید.
• برای بازگشت برنامه‌ریزی کنید: یک برنامه بازگشت واضح در صورت بروز مشکل داشته باشید.
• از زیرساخت به عنوان کد استفاده کنید: از ابزارهای IaC برای مدیریت زیرساخت خود استفاده کنید.
• روش مدیریت ترافیک مناسب را انتخاب کنید: روش مدیریت ترافیکی را انتخاب کنید که به بهترین وجه با نیازهای شما مطابقت دارد.
• مهاجرت داده‌ها را زودتر در نظر بگیرید: استراتژی‌های مهاجرت داده‌ها باید از مراحل اولیه برنامه‌ریزی مورد توجه قرار گیرند.

نتیجه‌گیری

استقرارهای آبی-سبز راهی قدرتمند برای دستیابی به به‌روزرسانی‌های بدون قطعی و تضمین در دسترس بودن مداوم برای برنامه‌های شما فراهم می‌کنند. اگرچه آنها نیازمند برنامه‌ریزی دقیق و سرمایه‌گذاری در خودکارسازی هستند، مزایای کاهش ریسک، بازگشت‌های ساده و چرخه‌های انتشار سریع‌تر، آنها را به یک استراتژی ارزشمند برای سازمان‌هایی تبدیل می‌کند که به زمان کارکرد و تجربه مشتری اولویت می‌دهند. با در نظر گرفتن دقیق ملاحظات کلیدی ذکر شده در این راهنما و اتخاذ بهترین شیوه‌ها، می‌توانید با موفقیت استقرارهای آبی-سبز را پیاده‌سازی کرده و از مزایای یک پایپ‌لاین تحویل برنامه انعطاف‌پذیرتر و پاسخگوتر بهره‌مند شوید. با افزایش تقاضا برای سرویس‌های همیشه روشن، درک و پیاده‌سازی استراتژی‌هایی مانند استقرار آبی-سبز برای حفظ مزیت رقابتی در بازار جهانی به طور فزاینده‌ای حیاتی خواهد شد.