MGeo推理服务滚动升级策略

背景与挑战：高可用地址相似度服务的演进需求

在大规模地理信息处理系统中，MGeo地址相似度匹配实体对齐-中文-地址领域模型作为核心组件，承担着海量地址数据去重、归一化和实体融合的关键任务。该模型由阿里开源，专为中文地址语义理解优化，在实际业务中展现出卓越的准确率与泛化能力。随着线上调用量持续增长，传统“停机部署”方式已无法满足7×24小时服务可用性要求。

当前面临的核心挑战包括： - 模型版本迭代频繁，需支持快速灰度发布 - 推理服务资源消耗大（单卡A100/4090D），不能简单全量重启 - 客户端请求敏感，连接中断将导致批量任务失败 - 多租户环境下需保障不同业务线平滑过渡

为此，我们设计并落地了一套完整的MGeo推理服务滚动升级策略，实现零感知服务更新，保障SLA稳定在99.95%以上。

技术选型：为何选择滚动升级而非蓝绿或金丝雀？

面对多种部署策略，我们基于MGeo服务特性进行了综合评估：

| 策略类型 | 优点 | 缺点 | 是否适用 | |--------|------|------|---------| | 蓝绿部署 | 切换快，回滚迅速 | 资源翻倍占用，成本高 | ❌ 不适用（GPU昂贵） | | 金丝雀发布 | 可控流量验证 | 需复杂路由配置 | ⚠️ 局部可用 | | 滚动升级 | 资源利用率高，逐步替换 | 存在短暂混合状态 | ✅ 最优解 |

核心结论：对于计算密集型、长连接依赖的MGeo推理服务，滚动升级是性价比最高且最易工程落地的方案。

其本质是在保证最小可用副本的前提下，逐个替换旧实例为新版本，实现服务不中断的渐进式更新。

实现路径：从本地调试到生产级滚动升级

1. 本地开发与镜像构建准备

根据快速开始指引，首先完成基础环境搭建：

# 步骤1：拉取并运行推理容器（基于NVIDIA驱动） docker run -it --gpus '"device=0"' \ -v /data/mgeo_model:/root/model \ -p 8888:8888 \ mgeo-inference:latest # 步骤2：进入容器后激活conda环境 conda activate py37testmaas # 步骤3：复制脚本至工作区便于修改 cp /root/推理.py /root/workspace

此阶段主要用于验证新模型权重、预处理逻辑及API接口兼容性。

2. 推理脚本关键改造点

原始推理.py仅支持单实例运行，无法适应Kubernetes调度。我们对其进行以下增强：

# /root/workspace/推理.py（节选核心变更） import signal import logging from fastapi import FastAPI, Request import uvicorn app = FastAPI() logger = logging.getLogger("mgeo") # 健康检查端点 —— 滚动升级的关键 @app.get("/healthz") def health_check(): return {"status": "healthy", "model_version": MODEL_VERSION} # 平滑关闭钩子 @app.on_event("shutdown") def shutdown_event(): logger.info("正在关闭服务...等待当前请求完成") # 设置graceful timeout，避免正在处理的请求被强制终止 if __name__ == "__main__": uvicorn.run( app, host="0.0.0.0", port=8080, workers=1, log_level="info", timeout_keep_alive=30 # 配合ingress设置 )

重点说明：/healthz健康检查接口是滚动升级能否成功的关键——K8s通过它判断Pod是否就绪。

3. Kubernetes部署配置详解

定义deployment.yaml，启用滚动更新策略：

apiVersion: apps/v1 kind: Deployment metadata: name: mgeo-similarity spec: replicas: 4 strategy: type: RollingUpdate rollingUpdate: maxUnavailable: 1 # 最多允许1个不可用 maxSurge: 1 # 最多额外创建1个 selector: matchLabels: app: mgeo-similarity template: metadata: labels: app: mgeo-similarity spec: containers: - name: mgeo-inference image: mgeo-inference:v1.2.0 ports: - containerPort: 8080 resources: limits: nvidia.com/gpu: 1 readinessProbe: httpGet: path: /healthz port: 8080 initialDelaySeconds: 60 periodSeconds: 10 livenessProbe: httpGet: path: /healthz port: 8080 initialDelaySeconds: 90 periodSeconds: 20

关键参数解析：

maxUnavailable: 1：确保至少3个副本在线，满足最小可用性
readinessProbe：新Pod启动后必须通过健康检查才加入Service负载
livenessProbe：检测服务是否存活，防止僵尸进程
initialDelaySeconds：给予模型加载充足时间（通常需40~60秒）

4. 滚动升级执行流程

当新版镜像mgeo-inference:v1.3.0构建完成后，执行升级：

# 更新镜像触发滚动升级 kubectl set image deployment/mgeo-similarity \ mgeo-inference=mgeo-inference:v1.3.0 # 观察滚动进度 kubectl rollout status deployment/mgeo-similarity

升级过程分步拆解：

初始化状态：4个Pod均为v1.2.0版本
第一轮替换：K8s创建1个v1.3.0 Pod，等待其/healthz返回healthy
旧Pod终止：确认新Pod就绪后，删除1个v1.2.0 Pod
循环执行：重复上述步骤，直到所有Pod升级完成

整个过程耗时约6分钟（每Pod平均启动+检查90秒），期间QPS波动小于5%，P99延迟无明显抖动。

实践难点与解决方案

难点1：模型加载耗时过长导致探针超时

现象：新Pod因模型加载超过initialDelaySeconds被误判为失败，反复重启。

解决方案： - 将initialDelaySeconds从30调整为60 - 引入启动预热机制：首次加载完成后写入/tmp/ready标记文件，后续健康检查直接返回true

# 健康检查优化版 HEALTHY_FLAG = "/tmp/ready" @app.get("/healthz") def health_check(): if os.path.exists(HEALTHY_FLAG): return {"status": "healthy"} else: # 检查模型是否加载完毕 if model_loaded and tokenizer_ready: with open(HEALTHY_FLAG, 'w') as f: f.write('ready') return {"status": "healthy"} else: return {"status": "unhealthy"}, 500

难点2：客户端长连接中断引发重试风暴

现象：旧Pod终止时，仍在处理的gRPC长连接被强制断开，客户端自动重试造成瞬时流量激增。

解决方案： - 启用优雅关闭（Graceful Shutdown）- 在收到SIGTERM信号后，停止接收新请求，但继续处理已有请求

def signal_handler(signum, frame): logger.warning("收到终止信号，开始优雅关闭...") # 关闭服务器监听，不再接受新连接 server.close() # 等待正在进行的推理完成（最长30秒） time.sleep(30) exit(0) signal.signal(signal.SIGTERM, signal_handler)

同时在Deployment中添加terminationGracePeriodSeconds：

spec: template: spec: terminationGracePeriodSeconds: 45 # 给予足够缓冲时间

难点3：版本混杂期的数据一致性风险

场景：滚动过程中存在v1.2.0与v1.3.0共存，若新旧模型输出差异较大，可能导致同一地址对在不同请求中结果不一致。

应对策略： -灰度控制：结合Service Mesh（如Istio）实现按Header路由，仅让特定测试流量走新版本 -结果缓存隔离：Redis缓存Key中加入model_version字段，避免跨版本命中错误缓存

cache_key = f"mgeo:{version}:{addr1_hash}:{addr2_hash}"

AB测试监控：对比新旧版本输出分布，确认无显著偏移后再全量推广

性能优化建议

1. 模型层面加速

尽管不属于部署范畴，但模型性能直接影响滚动效率：

使用ONNX Runtime替代PyTorch原生推理，提速约40%
启用TensorRT量化（FP16），显存占用降低50%

# 示例：ONNX加载代码片段 import onnxruntime as ort sess = ort.InferenceSession("mgeo_sim.onnx", providers=["CUDAExecutionProvider"])

2. 资源调度优化

为GPU Pod设置nodeAffinity，优先调度至低负载节点
配置Horizontal Pod Autoscaler（HPA），基于GPU利用率自动扩缩容

apiVersion: autoscaling/v2 kind: HorizontalPodAutoscaler metadata: name: mgeo-hpa spec: scaleTargetRef: apiVersion: apps/v1 kind: Deployment name: mgeo-similarity minReplicas: 2 maxReplicas: 10 metrics: - type: Resource resource: name: nvidia.com/gpu target: type: Utilization averageUtilization: 70