分布式中灰度方案实践

Posted 2022-09-07 知了一笑

一、背景简介

分布式系统中会存在这样的开发场景，不同需求可能涉及到对同一个服务的开发，那么该服务在研发期间就会存在多个版本并行的状态，为了保持不同版本之间的隔离性，验收需要将请求路由到指定版本号的服务上处理；

假设存在三个服务：A、B、C，且服务B和C都存在多个版本，那么让请求按照即定的路由规则执行，即可保证研发期间的验收是版本间隔离的，并且可以实现灰度部署的策略；

二、负载策略

在微服务系统架构中，请求在服务间转发时会执行负载的策略，尤其当服务存在多版本号的集群模式时，很显然常规的轮询、权重、随机等策略无法满足需求；进行路由规则的自定义设计和开发是常见方式；

经典应用场景：在请求发起时，可以通过Header、Cookie、Parameter等不同的方式，携带路由规则的方式与参数执行匹配逻辑，从而将请求路由到指定版本的服务；

默认主分支路由

通常来说请求会在主干分支上执行，或者其他分支路由规则不匹配，也可以通过标识配置，判断是否由主分支兜底，甚至是存活的任意服务兜底；

存活的服务中可能存在多个版本，但是主分支Master是否存活是服务健康与否的基本标志，常规应用中路由规则如果不匹配，会由Master服务进行兜底；

版本号统一路由

请求通过携带分支号进行统一版本路由是常用的轻量级方案，即如果请求携带的是2.0.0的分支，则在路由时优先匹配相关版本的服务，不匹配时由Master服务处理即可；

服务定制化路由

在请求或配置中指定各个服务的路由分支号，也是常见的匹配方案，如上图在请求时指定服务B由1.0.0分支执行，服务C由3.0.0分支执行，其余服务在主干分支执行；

路由规则可以看做是对可用服务的匹配筛选，如果筛选出来的服务存在集群部署时，还要去执行相应的负载均衡策略，例如上图中当服务C的3.0.0分支是集群时，路由匹配到该版本后，再通过负载均衡的策略选中其中一个服务处理请求；

三、灰度部署

当负载均衡的策略可以按照定制化开发的规则执行时，那服务的灰度发布就会容易很多，在不影响现有服务的情况下发布新版本，同时将请求按照规则分流，完成对新服务的验收后，替换掉旧版本即可；

分布式系统中子服务的拆分非常多，版本开发通常只会涉及其中部分子服务，通过灰度模式将相关服务部署到线上，并且不会影响主干的服务，只有开启特定的配置才会将请求分流到灰度服务；

流程细节

• 1、做好路由配置和管理，请求默认在主干服务执行；
• 2、部署版本涉及的相关服务，灰度层面默认不会处理请求；
• 3、验收阶段基于配置，将指定规则的请求路由到灰度层；
• 4、常用规则：携带分支号、灰度用户群、比例分流、IP等；
• 5、完成灰度服务验收后，将相关服务标记为主干服务；
• 6、将旧的主干服务下线后，即本次上线流程完整结束；
• 7、若发现灰度服务验收失败，撤掉灰度层或修改都可以；

灰度发布的模式即依赖于自定义的路由规则，以及服务在负载均衡时权重比例倾斜，这些都可以在配置中心管理，在测试时动态修改即可；

在这种模式下，灰度服务的上线或者下线几乎是没有明显感知的，如果是相对简单的流程，由测试人员验收灰度层服务即可，如果是复杂的流程，放开一定比例的用户流量，流程观察没有问题后完成升级；

四、实践方案

1、流程设计

在灰度方案落地实践的过程中，通常客户端会携带路由规则的标识，从而将请求发送到指定服务，在规则无法正常匹配的时候，由主干服务处理，对于一些核心的开关标识在配置中心统一维护；

2、路由标识

标识获取

通常情况下，路由的标识是在请求头中携带的，这样比较方便统一管理，常用的传递格式如下:

• 版本号统一路由：routeId:2.0.0，即所有请求优先在2.0.0分支执行；
• 服务定制化路由：serverC:3.0.0，请求服务C时优先在3.0.0分支执行；

在微服务的组件中获取请求头的方式很多，比如Gateway网关中的路由过滤器，或者服务中的拦截器，都可以获取请求的相关参数信息，从而执行路由规则；

标识管理

自定义路由规则需要客户端标识，虽然获取请求中的标识并不复杂，但是将标识传递到路由规则中就涉及到上下文参数管理：

• 写阶段：在过滤或拦截中获取路由标识，写入上下文容器；
• 读阶段：路由时从容器中读取标识，基于配置信息执行规则；

请求从进入网关开始，在服务间通信时会涉及负载均衡的策略，在过滤或拦截器中将标识写到上下文容器，执行路由规则需要读取上下文容器，如果标识不存在则默认选择主干服务执行请求；

3、服务选中

微服务之间通信时，选中一个服务执行请求的逻辑比较复杂，尤其在灰度模式下涉及到对路由规则的改造，即策略指定的服务优先被选中；

• 1、从注册中心查询相应服务的可用列表；
• 2、基于路由规则，匹配符合请求标识的服务；
• 3、对筛选的结果列表执行负载均衡，选中服务；

在整个路由机制中，会涉及到匹配规则自定义改造，从常规的手段来看，将版本的分支号加载到服务的元数据信息中，再结合服务名称或者IP地址，来实现对服务列表的多维度过滤，可以支撑大部分轻量级灰度策略的实现。

五、参考源码

应用仓库：
https://gitee.com/cicadasmile/butte-flyer-parent

组件封装：
https://gitee.com/cicadasmile/butte-frame-parent