微服務中的灰度發佈（又稱爲金絲雀發佈）是一種持續部署策略，它允許在正式環境的小部分用戶羣體上先部署新版本的應用程序或服務，而不是一次性對所有用戶同時發佈全新的版本。
這種方式有助於在生產環境中逐步驗證新版本的穩定性和兼容性，同時最小化潛在風險，不影響大部分用戶的正常使用。
1.灰度發佈關鍵步驟
在 Spring Cloud 微服務架構中，實現灰度發佈通常涉及到以下幾個方面：
- 流量分割：
- 根據一定的策略（如用戶 ID、請求頭信息、IP 地址等）將流入的請求分配給不同版本的服務實例。
- 使用 Spring Cloud Gateway、Zuul 等 API 網關組件實現路由規則，將部分請求定向至新版本的服務節點。
- 版本標識：
- 新版本服務啓動時會註冊帶有特定版本標籤的服務實例到服務註冊中心（如 Eureka 或 Nacos）。
- 請求在路由時可以根據版本標籤選擇相應版本的服務實例。
- 監控與評估：
- 在灰度發佈的階段，運維團隊會對新版本服務的性能、穩定性以及用戶體驗等方面進行實時監控和評估。
- 如果新版本表現良好，則可以逐漸擴大灰度範圍直至全面替換舊版本。
- 故障恢復與回滾：若新版本出現問題，可通過快速撤銷灰度發佈策略，使所有流量恢復到舊版本服務，實現快速回滾，確保服務整體可用性。
通過 Spring Cloud 的擴展組件和自定義路由策略，開發人員可以輕鬆實現灰度發佈功能，確保在微服務架構中安全、平滑地進行版本迭代升級。
2.實現思路
灰色發佈的常見實現思路有以下幾種：
- 根據用戶劃分：根據用戶標識或用戶組進行劃分，在整個用戶羣體中只選擇一小部分用戶獲得新功能。
- 根據地域劃分：在不同地區或不同節點上進行劃分，在其中的一小部分地區或節點進行新功能的發佈。
- 根據流量劃分：根據流量的百分比或請求次數進行劃分，只將一部分請求流量引導到新功能上。
而在生產環境中，比較常用的是根據用戶標識來實現灰色發佈，也就是說先讓一小部分用戶體驗新功能，以發現新服務中可能存在的某種缺陷或不足。
3.底層實現
Spring Cloud 全鏈路灰色發佈的關鍵實現思路如下圖所示：
灰度發佈的具體實現步驟如下：
- 前端程序在灰度測試的用戶 Header 頭中打上標籤，例如在 Header 中添加“gray-tag: true”，其表示要進行灰常測試（訪問灰度服務），而其他則爲訪問正式服務。
- 在負載均衡器 Spring Cloud LoadBalancer 中，拿到 Header 中的“gray-tag”進行判斷，如果此標籤不爲空，並等於“true”的話，表示要訪問灰度發佈的服務，否則只訪問正式的服務。
- 在網關 Spring Cloud Gateway 中，將 Header 標籤“gray-tag: true”繼續往下一個調用服務中傳遞。
- 在後續的調用服務中，需要實現以下兩個關鍵功能：
- 在負載均衡器 Spring Cloud LoadBalancer 中，判斷灰度發佈標籤，將請求分發到對應服務。
- 將灰度發佈標籤（如果存在），繼續傳遞給下一個調用的服務。
經過第四步的反覆傳遞之後，整個 Spring Cloud 全鏈路的灰度發佈就完成了。
4.具體實現
4.1 版本標識
在灰度發佈的執行流程中，有一個核心的問題，如果在 Spring Cloud LoadBalancer 進行服務調用時，區分正式服務和灰度服務呢？
這個問題的解決方案是：在灰度服務既註冊中心的 MetaData（元數據）中標識自己爲灰度服務即可，而元數據中沒有標識（灰度服務）的則爲正式服務，以 Nacos 爲例，它的設置如下：
spring:
application:
name: gray-user-service
cloud:
nacos:
discovery:
username: nacos
password: nacos
server-addr: localhost:8848
namespace: public
register-enabled: true
metadata: { "gray-tag":"true" } # 標識自己爲灰度服務
4.2 負載均衡調用灰度服務
Spring Cloud LoadBalancer 判斷並調用灰度服務的關鍵實現代碼如下：
private Response<ServiceInstance> getInstanceResponse(List<ServiceInstance> instances,
Request request) {
// 實例爲空
if (instances.isEmpty()) {
if (log.isWarnEnabled()) {
log.warn("No servers available for service: " + this.serviceId);
}
return new EmptyResponse();
} else { // 服務不爲空
RequestDataContext dataContext = (RequestDataContext) request.getContext();
HttpHeaders headers = dataContext.getClientRequest().getHeaders();
// 判斷是否爲灰度發佈（請求）
if (headers.get(GlobalVariables.GRAY_KEY) != null &&
headers.get(GlobalVariables.GRAY_KEY).get(0).equals("true")) {
// 灰度發佈請求，得到新服務實例列表
List<ServiceInstance> findInstances = instances.stream().
filter(s -> s.getMetadata().get(GlobalVariables.GRAY_KEY) != null &&
s.getMetadata().get(GlobalVariables.GRAY_KEY).equals("true"))
.toList();
if (findInstances.size() > 0) { // 存在灰度發佈節點
instances = findInstances;
}
} else { // 查詢非灰度發佈節點
// 灰度發佈測試請求，得到新服務實例列表
instances = instances.stream().
filter(s -> s.getMetadata().get(GlobalVariables.GRAY_KEY) == null ||
!s.getMetadata().get(GlobalVariables.GRAY_KEY).equals("true"))
.toList();
}
// 隨機正數值 ++i（ & 去負數）
int pos = this.position.incrementAndGet() & Integer.MAX_VALUE;
// ++i 數值 % 實例數 取模 -> 輪詢算法
int index = pos % instances.size();
// 得到服務實例方法
ServiceInstance instance = (ServiceInstance) instances.get(index);
return new DefaultResponse(instance);
}
}
以上代碼爲自定義負載均衡器，並使用了輪詢算法。如果 Header 中有灰度標籤，則只查詢灰度服務的節點實例，否則則查詢出所有的正式節點實例（以供服務調用或服務轉發）。
4.3 網關傳遞灰度標識
要在網關 Spring Cloud Gateway 中傳遞灰度標識，只需要在 Gateway 的全局自定義過濾器中設置 Response 的 Header 即可，具體實現代碼如下：
package com.example.gateway.config;
import com.loadbalancer.canary.common.GlobalVariables;
import org.springframework.cloud.gateway.filter.GatewayFilterChain;
import org.springframework.cloud.gateway.filter.GlobalFilter;
import org.springframework.core.Ordered;
import org.springframework.http.HttpStatus;
import org.springframework.http.server.reactive.ServerHttpRequest;
import org.springframework.http.server.reactive.ServerHttpResponse;
import org.springframework.stereotype.Component;
import org.springframework.web.server.ServerWebExchange;
import reactor.core.publisher.Mono;
@Component
public class LoadBalancerFilter implements GlobalFilter {
@Override
public Mono<Void> filter(ServerWebExchange exchange, GatewayFilterChain chain) {
// 得到 request、response 對象
ServerHttpRequest request = exchange.getRequest();
ServerHttpResponse response = exchange.getResponse();
if (request.getQueryParams().getFirst(GlobalVariables.GRAY_KEY) != null) {
// 設置金絲雀標識
response.getHeaders().set(GlobalVariables.GRAY_KEY,
"true");
}
// 此步驟正常，執行下一步
return chain.filter(exchange);
}
}
4.4 微服務中傳遞灰度標籤
HTTP 調用工具 Openfeign，我們需要在微服務間繼續傳遞灰度標籤，它的實現代碼如下：
import feign.RequestInterceptor;
import feign.RequestTemplate;
import jakarta.servlet.http.HttpServletRequest;
import org.springframework.stereotype.Component;
import org.springframework.web.context.request.RequestContextHolder;
import org.springframework.web.context.request.ServletRequestAttributes;
import java.util.Enumeration;
import java.util.LinkedHashMap;
import java.util.Map;
@Component
public class FeignRequestInterceptor implements RequestInterceptor {
@Override
public void apply(RequestTemplate template) {
// 從 RequestContextHolder 中獲取 HttpServletRequest
ServletRequestAttributes attributes = (ServletRequestAttributes)
RequestContextHolder.getRequestAttributes();
// 獲取 RequestContextHolder 中的信息
Map<String, String> headers = getHeaders(attributes.getRequest());
// 放入 openfeign 的 RequestTemplate 中
for (Map.Entry<String, String> entry : headers.entrySet()) {
template.header(entry.getKey(), entry.getValue());
}
}
/**
* 獲取原請求頭
*/
private Map<String, String> getHeaders(HttpServletRequest request) {
Map<String, String> map = new LinkedHashMap<>();
Enumeration<String> enumeration = request.getHeaderNames();
if (enumeration != null) {
while (enumeration.hasMoreElements()) {
String key = enumeration.nextElement();
String value = request.getHeader(key);
map.put(key, value);
}
}
return map;
}
}
課後思考
說說負載均衡的底層實現？爲什麼在網關和 Openfeign 中要傳遞灰度標籤？
本文已收錄到我的面試小站 www.javacn.site，其中包含的內容有：Redis、JVM、併發、併發、MySQL、Spring、Spring MVC、Spring Boot、Spring Cloud、MyBatis、設計模式、消息隊列等模塊。