DockOne微信分享(一八五):Nepxion Discovery:Spring Cloud灰度发布神器


【编者的话】Nepxion Discovery是一款对Spring Cloud服务注册发现和负载均衡的增强中间件,其功能包括灰度发布(包括切换发布和平滑发布),黑/白名单的IP地址过滤,限制注册,限制发现等,支持Eureka、Consul和Zookeeper,支持Spring Cloud Api Gateway(Finchley版)、Zuul网关和微服务的灰度发布,支持用户自定义和编程灰度路由策略,支持多数据源的数据库灰度发布等客户特色化灰度发布,支持Nacos和Redis为远程配置中心,同时兼容Spring Cloud Edgware版和Finchley版。

现有Spring Cloud微服务痛点

  1. 如果你是运维负责人,是否会经常发现,你掌管的测试环境中的服务注册中心,被一些不负责的开发人员把他本地开发环境注册上来,造成测试人员测试失败。你希望可以把本地开发环境注册给屏蔽掉,不让注册。
  2. 如果你是运维负责人,生产环境的某个微服务集群下的某个实例,暂时出了问题,但又不希望它下线。你希望可以把该实例给屏蔽掉,暂时不让它被调用。
  3. 如果你是业务负责人,鉴于业务服务的快速迭代性,微服务集群下的实例发布不同的版本。你希望根据版本管理策略进行路由,提供给下游微服务区别调用,例如访问控制快速基于版本的不同而切换,例如在不同的版本之间进行流量调拨。
  4. 如果你是业务负责人,希望灰度发布功能可以基于业务场景特色定制,例如根据用户手机号进行不同服务器的路由。
  5. 如果你是DBA负责人,希望灰度发布功能可以基于数据库切换上。
  6. 如果你是测试负责人,希望对微服务做A/B测试,那么通过动态改变版本达到该目的。


Spring Cloud微服务痛点场景表现

黑/白名单的IP地址注册的过滤

开发环境的本地微服务(例如IP地址为172.16.0.8)不希望被注册到测试环境的服务注册发现中心,那么可以在配置中心维护一个黑/白名单的IP地址过滤(支持全局和局部的过滤)的规则。

我们可以通过提供一份黑/白名单达到该效果。

最大注册数的限制的过滤

当某个微服务注册数目已经达到上限(例如10个),那么后面起来的微服务,将再也不能注册上去。

黑/白名单的IP地址发现的过滤

开发环境的本地微服务(例如IP地址为172.16.0.8)已经注册到测试环境的服务注册发现中心,那么可以在配置中心维护一个黑/白名单的IP地址过滤(支持全局和局部的过滤)的规则,该本地微服务不会被其他测试环境的微服务所调用。

我们可以通过推送一份黑/白名单达到该效果。

多版本访问的灰度控制

A服务调用B服务,而B服务有两个实例(B1、B2),虽然三者有相同的服务名,但功能上有差异,需求是在某个时刻,A服务只能调用B1,禁止调用B2。在此场景下,我们在application.properties里为B1维护一个版本为1.0,为B2维护一个版本为1.1。

我们可以通过推送A服务调用某个版本的B服务对应关系的配置,达到某种意义上的灰度控制,改变版本的时候,我们只需要再次推送即可。

多版本权重的灰度控制

上述场景中,我们也可以通过配对不同版本的权重(流量比例),根据需求,A访问B的流量在B1和B2进行调拨。

多数据源的数据库灰度控制

我们事先为微服务配置多套数据源,通过灰度发布实时切换数据源。

动态改变微服务版本

在A/B测试中,通过动态改变版本,不重启微服务,达到访问版本的路径改变。

用户自定义和编程灰度路由策略,可以通过非常简单编程达到如下效果:
  • 我们可以在网关上根据不同的Token查询到不同的用户,把请求路由到指定的服务器。
  • 我们可以在服务上根据不同的业务参数,例如手机号或者身份证号,把请求路由到指定的服务器。


Nepxion Discovery概念和功能介绍

Nepxion Discovery是一款对Spring Cloud服务注册发现和负载均衡的增强中间件,其功能包括灰度发布(包括切换发布和平滑发布),黑/白名单的IP地址过滤,限制注册,限制发现等,支持Eureka、Consul和Zookeeper,支持Spring Cloud Api Gateway(Finchley版)、Zuul网关和微服务的灰度发布,支持用户自定义和编程灰度路由策略,支持Nacos和Redis为远程配置中心,同时兼容Spring Cloud Edgware版和Finchley版。

Nepxion Discovery包含功能:

实现对基于Spring Cloud的微服务和Spring Cloud Api Gateway(F版)和Zuul网关的支持:
  1. 具有极大的灵活性——支持在任何环节做过滤控制和灰度发布。
  2. 具有极小的限制性——只要开启了服务注册发现,程序入口加了@EnableDiscoveryClient。
  3. 具有极强的可用性——当远程配置中心全部挂了,可以通过Rest方式进行灰度发布。


实现服务注册层面的控制:
  1. 基于黑/白名单的IP地址过滤机制禁止对相应的微服务进行注册。
  2. 基于最大注册数的限制微服务注册。一旦微服务集群下注册的实例数目已经达到上限,将禁止后续的微服务进行注册。


实现服务发现层面的控制:
  1. 基于黑/白名单的IP地址过滤机制禁止对相应的微服务被发现。
  2. 基于版本号配对,通过对消费端和提供端可访问版本对应关系的配置,在服务发现和负载均衡层面,进行多版本访问控制。
  3. 基于版本权重配对,通过对消费端和提供端版本权重(流量)对应关系的配置,在服务发现和负载均衡层面,进行多版本流量调拨访问控制。


实现灰度发布:
  1. 通过版本的动态改变,实现切换灰度发布。
  2. 通过版本访问规则的改变,实现切换灰度发布。
  3. 通过版本权重规则的改变,实现平滑灰度发布。


实现通过XML或者Json进行上述规则的定义。

实现通过事件总线机制(EventBus)的功能,实现发布/订阅功能:
  1. 对接远程配置中心,集成Nacos和Redis,异步接受远程配置中心主动推送规则信息,动态改变微服务的规则。
  2. 结合Spring Boot Actuator,异步接受Rest主动推送规则信息,动态改变微服务的规则,支持同步和异步推送两种方式。
  3. 结合Spring Boot Actuator,动态改变微服务的版本,支持同步和异步推送两种方式。
  4. 在服务注册层面的控制中,一旦禁止注册的条件触发,主动推送异步事件,以便使用者订阅。


实现通过Listener机制进行扩展:
  1. 使用者可以对服务注册发现核心事件进行监听,实现通过扩展,用户自定义和编程灰度路由策略。


实现通过扩展,用户自定义和编程灰度路由策略:
  1. 使用者可以实现跟业务有关的路由策略,根据业务参数的不同,负载均衡到不同的服务器。
  2. 使用者可以根据内置的版本路由策略+自定义策略,随心所欲的达到需要的路由功能。


实现支持Spring Boot Admin的集成。

实现支持未来扩展更多的服务注册中心。

实现控制平台微服务,支持对规则和版本集中管理、推送、更改和删除。

实现基于控制平台微服务的图形化的灰度发布功能。

上述文中提到切换灰度发布和平滑灰度发布,切换灰度发布即在灰度发布的时候,没有过渡过程,流量直接从旧版本切换到新版本;平滑灰度发布即在灰度发布的时候,有个过渡过程,可以根据实际情况,先给新版本分配低额流量,给旧版本分配高额流量,对新版本进行监测,如果没有问题,就继续把旧版的流量切换到新版本上

Nepxion Discovery规则和策略介绍

现有Spring Cloud微服务可以方便引入Nepxion Discovery,代码零侵入,使用者只需要做如下简单的事情:
  1. 引入相关依赖到pom.xml。
  2. 在application.properties或者application.yml中,必须为微服务定义一个版本号(version),必须为微服务自定义一个组名(group)或者应用名(application)。
  3. 使用者只需要关注相关规则推送。可以采用如下方式之一:
    • 通过远程配置中心推送规则
    • 通过控制台界面推送规则
    • 通过客户端工具(例如Postman)推送


规则示例解释:

基于黑/白名单的IP地址过滤机制禁止对相应的微服务进行注册
<register>
<blacklist>
    <service service-name="a" filter-value="172.16"/>
</blacklist>
<whitelist>
    <service service-name="a" filter-value="10.10"/>
</whitelist>
</register>

黑名单,表示a服务注册到服务注册发现中心,如果它的IP起始为172.16,那么禁止注册。

白名单,表示a服务注册到服务注册发现中心,如果它的IP起始为10.10,那么允许注册。

基于最大注册数的限制微服务注册
<register>
<count>
    <service service-name="a" filter-value="500"/>
</count>
</register>

表示a服务注册到服务注册发现中心,当达到500个后,更多的实例将无法注册。

基于黑/白名单的IP地址过滤机制禁止对相应的微服务被发现。
<discovery>
<blacklist>
    <service service-name="a" filter-value="172.16"/>
</blacklist>
<whitelist>
    <service service-name="a" filter-value="10.10"/>
</whitelist>
</discovery>

黑名单,表示a服务的IP起始为172.16,那么禁止被发现。

白名单,表示a服务的IP起始为10.10,那么允许被发现。

服务发现的多版本灰度访问控制。
<discovery>
<version>
    <service consumer-service-name="a" provider-service-name="b" consumer-version-value="1.0" provider-version-value="1.0"/>
    <service consumer-service-name="a" provider-service-name="b" consumer-version-value="1.1" provider-version-value="1.1"/>     
</version>
</discovery>

表示消费端服务a的1.0,允许访问提供端服务b的1.0版本。

表示消费端服务a的1.1,允许访问提供端服务b的1.1版本。

服务发现的多版本权重灰度访问控制。
<discovery>
<weight>
    <service consumer-service-name="a" provider-service-name="b" provider-weight-value="1.0=90;1.1=10"/>
</weight>
</discovery>

表示消费端服务a访问提供端服务b的时候,提供端服务b的1.0版本提供90%的权重流量,1.1版本提供10%的权重流量。

简单的多数据源数据库灰度切换。
<customization>
<service service-name="discovery-springcloud-example-b" key="database" value="prod"/>
</customization>

表示服务b有两个库的配置,分别是临时数据库(database的value为temp)和生产数据库(database的value为prod)。

上线后,一开始数据库指向临时数据库,对应value为temp,然后灰度发布的时候,改对应value为prod,即实现数据库的灰度发布。

全局架构图:
1.jpg

模块结构图:
2.jpg

两个基于网关的灰度发布示例

两个基于网关的灰度发布示例,您可以研究更多的灰度发布策略。

基于网关版本权重的灰度发布

灰度发布前:
  1. 网关不需要配置版本
  2. 网关->服务A(V1.0),网关配给服务A(V1.0)的100%权重(流量)


灰度发布中:
  1. 上线服务A(V1.1)
  2. 在网关层调拨10%权重(流量)给A(V1.1),给A(V1.0)的权重(流量)减少到90%
  3. 通过观测确认灰度有效,把A(V1.0)的权重(流量)全部切换到A(V1.1)


灰度发布后:
  1. 下线服务A(V1.0),灰度成功


基于网关版本切换的灰度发布

灰度发布前:
  1. 假设当前生产环境,调用路径为网关(V1.0)->服务A(V1.0)
  2. 运维将发布新的生产环境,部署新服务集群,服务A(V1.1)
  3. 由于网关(1.0)并未指向服务A(V1.1),所以它们是不能被调用的


灰度发布中:
  1. 新增用作灰度发布的网关(V1.1),指向服务A(V1.1)
  2. 灰度网关(V1.1)发布到服务注册发现中心,但禁止被服务发现,网关外的调用进来无法负载均衡到网关(V1.1)上
  3. 在灰度网关(V1.1)->服务A(V1.1)这条调用路径做灰度测试
  4. 灰度测试成功后,把网关(V1.0)指向服务A(V1.1)


灰度发布后:
  1. 下线服务A(V1.0),灰度成功
  2. 灰度网关(V1.1)可以不用下线,留作下次版本上线再次灰度发布
  3. 如果您对新服务比较自信,可以更简化,可以不用灰度网关和灰度测试,当服务A(V1.1)上线后,原有网关直接指向服务A(V1.1),然后下线服务A(V1.0)


户自定义和编程灰度路由策略

使用者可以实现跟业务有关的路由策略,根据业务参数的不同,负载均衡到不同的服务器。

  1. 基于服务的编程灰度路由,实现DiscoveryEnabledExtension,通过RequestContextHolder(获取来自网关的Header参数)和ServiceStrategyContext(获取来自RPC方式的方法参数)获取业务上下文参数,进行路由自定义

  2. 基于Zuul的编程灰度路由,实现DiscoveryEnabledExtension,通过Zuul自带的RequestContext(获取来自网关的Header参数)获取业务上下文参数,进行路由自定义

  3. 基于Spring Cloud Api Gateway的编程灰度路由,实现DiscoveryEnabledExtension,通过GatewayStrategyContext(获取来自网关的Header参数)获取业务上下文参数,进行路由自定义
    举例如下:


基于Rest请求Header头部自带版本规则的实时动态路由:

场景举例:外部->网关->A服务,A服务有a1, a2两个实例,a1和a2是一模一样的两个服务,但a1和a2的区别是连的数据库是不同的。a1对接外部的民生银行通道,a2对接外部的浦发银行通道。那么外部Rest经过网关时,自动根据版本号路由到正确的服务上。
3.jpg

如图所示,当前从Postman发起的请求,当走到example-a服务的时候,只能走1.0版本,到example-b服务的时候,也是1.0版本,到example-c服务的时候,能路由到1.1和1.2版本,下面的打印出来的结果印证了这个路由方式。

加如下代码即可实现该功能:
@Bean
public MyDiscoveryEnabledExtension myDiscoveryEnabledExtension() {
return new MyDiscoveryEnabledExtension();


表示在网关层(以Zuul为例),编程灰度路由策略,如下代码,表示请求的Header中的token包含'abc',在负载均衡层面,对应的服务示例不会被负载均衡到。

代码截图:
// 实现了组合策略,版本路由策略+自定义策略
public class MyDiscoveryEnabledExtension implements DiscoveryEnabledExtension {
private static final Logger LOG = LoggerFactory.getLogger(MyDiscoveryEnabledExtension.class);

@Override
public boolean apply(Server server, Map<String, String> metadata) {
    // 对Rest调用传来的Header参数(例如Token)做策略
    return applyFromHeader(server, metadata);
}

// 根据Rest调用传来的Header参数(例如Token),选取执行调用请求的服务实例
private boolean applyFromHeader(Server server, Map<String, String> metadata) {
    RequestContext context = RequestContext.getCurrentContext();
    String token = context.getRequest().getHeader("token");
    // String value = context.getRequest().getParameter("value");

    String serviceId = server.getMetaInfo().getAppName().toLowerCase();

    LOG.info("Zuul端负载均衡用户定制触发:serviceId={}, host={}, metadata={}, context={}", serviceId, server.toString(), metadata, context);

    String filterToken = "abc";
    if (StringUtils.isNotEmpty(token) && token.contains(filterToken)) {
        LOG.info("过滤条件:当Token含有'{}'的时候,不能被Ribbon负载均衡到", filterToken);

        return false;
    }

    return true;
}


表示在服务层,当服务名为discovery-springcloud-example-c,同时版本为1.0,同时参数value中包含'abc',三个条件同时满足的情况下,在负载均衡层面,对应的服务示例不会被负载均衡到。

代码截图:
// 实现了组合策略,版本路由策略+自定义策略
public class MyDiscoveryEnabledExtension implements DiscoveryEnabledExtension {
private static final Logger LOG = LoggerFactory.getLogger(MyDiscoveryEnabledExtension.class);

@Override
public boolean apply(Server server, Map<String, String> metadata) {
    // 对RPC调用传来的方法参数做策略
    return applyFromMethd(server, metadata);
}

// 根据RPC调用传来的方法参数(例如接口名、方法名、参数名或参数值等),选取执行调用请求的服务实例
@SuppressWarnings("unchecked")
private boolean applyFromMethd(Server server, Map<String, String> metadata) {
    ServiceStrategyContext context = ServiceStrategyContext.getCurrentContext();
    Map<String, Object> attributes = context.getAttributes();

    String serviceId = server.getMetaInfo().getAppName().toLowerCase();
    String version = metadata.get(DiscoveryConstant.VERSION);

    LOG.info("Serivice端负载均衡用户定制触发:serviceId={}, host={}, metadata={}, context={}", serviceId, server.toString(), metadata, context);

    String filterServiceId = "discovery-springcloud-example-b";
    String filterVersion = "1.0";
    String filterBusinessValue = "abc";
    if (StringUtils.equals(serviceId, filterServiceId) && StringUtils.equals(version, filterVersion)) {
        if (attributes.containsKey(ServiceStrategyConstant.PARAMETER_MAP)) {
            Map<String, Object> parameterMap = (Map<String, Object>) attributes.get(ServiceStrategyConstant.PARAMETER_MAP);
            String value = parameterMap.get("value").toString();
            if (StringUtils.isNotEmpty(value) && value.contains(filterBusinessValue)) {
                LOG.info("过滤条件:当serviceId={} && version={} && 业务参数含有'{}'的时候,不能被Ribbon负载均衡到", filterServiceId, filterVersion, filterBusinessValue);

                return false;
            }
        }
    }

    return true;
}


使用者可以通过订阅业务参数的变化,实现特色化的灰度发布,例如,多数据源的数据库切换的灰度发布。

代码截图:
@EventBus
public class MySubscriber {
@Autowired
private PluginAdapter pluginAdapter;

@Subscribe
public void onCustomization(CustomizationEvent customizationEvent) {
    CustomizationEntity customizationEntity = customizationEvent.getCustomizationEntity();
    String serviceId = pluginAdapter.getServiceId();
    if (customizationEntity != null) {
        Map<String, Map<String, String>> customizationMap = customizationEntity.getCustomizationMap();
        Map<String, String> customizationParameter = customizationMap.get(serviceId);
        // 根据customizationParameter的参数动态切换数据源
    } else {
        // 根据customizationParameter的参数动态切换数据源
    }
}

@Subscribe
public void onRegisterFailure(RegisterFailureEvent registerFailureEvent) {
    System.out.println("========== 注册失败, eventType=" + registerFailureEvent.getEventType() + ", eventDescription=" + registerFailureEvent.getEventDescription() + ", serviceId=" + registerFailureEvent.getServiceId() + ", host=" + registerFailureEvent.getHost() + ", port=" + registerFailureEvent.getPort());
}


用户自定义灰度发布监听

用户实现服务注册的监听,当负服务注册的时候,用户会收到下面的事件。

代码截图:
public class MyRegisterListener extends AbstractRegisterListener {
@Override
public void onRegister(Registration registration) {
}

@Override
public void onDeregister(Registration registration) {
}

@Override
public void onSetStatus(Registration registration, String status) {
}

@Override
public void onClose() {
}


用户实现服务发现的监听,当负服务发现过滤的时候,用户会收到下面的事件。

代码截图:
public class MyDiscoveryListener extends AbstractDiscoveryListener {
@Override
public void onGetInstances(String serviceId, List<ServiceInstance> instances) {
}

@Override
public void onGetServices(List<String> services) {
}


用户实现负载均衡的监听,当负载均衡启动过滤的时候,用户会收到下面的事件。

代码截图:
public class MyLoadBalanceListener extends AbstractLoadBalanceListener {
@Override
public void onGetServers(String serviceId, List<? extends Server> servers) {
}


用户实现对注册失败的监听,当黑名单激活的时候,会触发注册失败,那么用户会收到一个注册失败的事件。

代码截图:
@EventBus
public class MySubscriber {
@Subscribe
public void onRegisterFailure(RegisterFailureEvent registerFailureEvent) {
}


图形化灰度发布桌面程序:
8.jpg

9.png

具体操作不详细述说了,请看相关视频:

灰度发布-版本访问策略:

请访问http://www.iqiyi.com/w_19rzwzovrl.html,视频清晰度改成720P,然后最大化播放。

灰度发布-版本权重策略:

请访问http://www.iqiyi.com/w_19rzs9pll1.html,视频清晰度改成720P,然后最大化播放。

灰度发布-全链路策略:

请访问http://www.iqiyi.com/w_19s1e0zf95.html,视频清晰度改成720P,然后最大化播放。

跟Spring Boot Admin整合

实现相关一系列的监控:
10.png

11.jpg

12.png


以上内容根据2018年8月14日晚微信群分享内容整理。分享人任浩军。DockOne每周都会组织定向的技术分享,欢迎感兴趣的同学加微信:liyingjiesd,进群参与,您有想听的话题或者想分享的话题都可以给我们留言。

0 个评论

要回复文章请先登录注册