灰度发布（Gray Release，也称为灰度发布或金丝雀发布）是指在软件或服务发布过程中，将新版本的功能或服务以较小的比例引入到生产环境中，仅向部分用户或节点提供新功能的一种发布策略。
在传统的全量发布中，新版本的功能会一次性全部部署到所有的用户或节点上。然而，这种方式潜在的风险是，如果新版本存在缺陷或问题，可能会对所有用户或节点产生严重的影响，导致系统崩溃或服务不可用。
相比之下，灰度发布采用较小的规模，并逐步将新版本的功能引入到生产环境中，仅向一小部分用户或节点提供新功能。通过持续监测和评估，可以在发现问题时及时回滚或修复。这种逐步引入新版本的方式可以降低风险，并提高系统的稳定性和可靠性。
1.实现思路
灰色发布的常见实现思路有以下几种：
- 根据用户划分：根据用户标识或用户组进行划分，在整个用户群体中只选择一小部分用户获得新功能。
- 根据地域划分：在不同地区或不同节点上进行划分，在其中的一小部分地区或节点进行新功能的发布。
- 根据流量划分：根据流量的百分比或请求次数进行划分，只将一部分请求流量引导到新功能上。
而在生产环境中，比较常用的是根据用户标识来实现灰色发布，也就是说先让一小部分用户体验新功能，以发现新服务中可能存在的某种缺陷或不足。
2.具体实现
Spring Cloud 全链路灰色发布的关键实现思路如下图所示：
灰度发布的具体实现步骤如下：
- 前端程序在灰度测试的用户 Header 头中打上标签，例如在 Header 中添加“grap-tag: true”，其表示要进行灰常测试（访问灰度服务），而其他则为访问正式服务。
- 在负载均衡器 Spring Cloud LoadBalancer 中，拿到 Header 中的“grap-tag”进行判断，如果此标签不为空，并等于“true”的话，表示要访问灰度发布的服务，否则只访问正式的服务。
- 在网关 Spring Cloud Gateway 中，将 Header 标签“grap-tag: true”继续往下一个调用服务中传递。
- 在后续的调用服务中，需要实现以下两个关键功能：
- 在负载均衡器 Spring Cloud LoadBalancer 中，判断灰度发布标签，将请求分发到对应服务。
- 将灰度发布标签（如果存在），继续传递给下一个调用的服务。
经过第四步的反复传递之后，整个 Spring Cloud 全链路的灰度发布就完成了。
3.核心实现思路和代码
灰度发布的关键实现技术和代码如下。
3.1 区分正式服务和灰度服务
在灰度发布的执行流程中，有一个核心的问题，如果在 Spring Cloud LoadBalancer 进行服务调用时，区分正式服务和灰度服务呢？
这个问题的解决方案是：在灰度服务既注册中心的 MetaData（元数据）中标识自己为灰度服务即可，而元数据中没有标识（灰度服务）的则为正式服务，以 Nacos 为例，它的设置如下：
spring:
application:
name: canary-user-service
cloud:
nacos:
discovery:
username: nacos
password: nacos
server-addr: localhost:8848
namespace: public
register-enabled: true
metadata: {
"grap-tag":"true" } # 标识自己为灰度服务
3.2 负载均衡调用灰度服务
Spring Cloud LoadBalancer 判断并调用灰度服务的关键实现代码如下：
private Response<ServiceInstance> getInstanceResponse(List<ServiceInstance> instances,
Request request) {
// 实例为空
if (instances.isEmpty()) {
if (log.isWarnEnabled()) {
log.warn("No servers available for service: " + this.serviceId);
}
return new EmptyResponse();
} else {
// 服务不为空
RequestDataContext dataContext = (RequestDataContext) request.getContext();
HttpHeaders headers = dataContext.getClientRequest().getHeaders();
// 判断是否为灰度发布（请求）
if (headers.get(GlobalVariables.GRAY_KEY) != null &&
headers.get(GlobalVariables.GRAY_KEY).get(0).equals("true")) {
// 灰度发布请求，得到新服务实例列表
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) {
// 存在灰度发布节点
instances = findInstances;
}
} else {
// 查询非灰度发布节点
// 灰度发布测试请求，得到新服务实例列表
instances = instances.stream().
filter(s -> s.getMetadata().get(GlobalVariables.GRAY_KEY) == null ||
!s.getMetadata().get(GlobalVariables.GRAY_KEY).equals("true"))
.toList();
}
// 随机正数值 ++i（ & 去负数）
int pos = this.position.incrementAndGet() & Integer.MAX_VALUE;
// ++i 数值 % 实例数 取模 -> 轮询算法
int index = pos % instances.size();
// 得到服务实例方法
ServiceInstance instance = (ServiceInstance) instances.get(index);
return new DefaultResponse(instance);
}
}
以上代码为自定义负载均衡器，并使用了轮询算法。如果 Header 中有灰度标签，则只查询灰度服务的节点实例，否则则查询出所有的正式节点实例（以供服务调用或服务转发）。
3.3 网关传递灰度标识
要在网关 Spring Cloud Gateway 中传递灰度标识，只需要在 Gateway 的全局自定义过滤器中设置 Response 的 Header 即可，具体实现代码如下：
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 对象
ServerHttpRequest request = exchange.getRequest();
ServerHttpResponse response = exchange.getResponse();
if (request.getQueryParams().getFirst(GlobalVariables.GRAY_KEY) != null) {
// 设置金丝雀标识
response.getHeaders().set(GlobalVariables.GRAY_KEY,
"true");
}
// 此步骤正常，执行下一步
return chain.filter(exchange);
}
}
3.4 Openfeign 传递灰度标签
HTTP 调用工具 Openfeign 传递灰度标签的实现代码如下：
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) {
// 从 RequestContextHolder 中获取 HttpServletRequest
ServletRequestAttributes attributes = (ServletRequestAttributes)
RequestContextHolder.getRequestAttributes();
// 获取 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());
}
}
/**
* 获取原请求头
*/
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;
}
}
小结
灰度发布是微服务时代保证生产环境安全的必备措施，而其关键实现思路是：
1、注册中心区分正常服务和灰度服务；
2、负载均衡正确转发正常服务和灰度服务；
3、网关和 HTTP 工具传递灰度标签。
这样，我们就完整的实现 Spring Cloud 全链路灰度发布功能了。
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