本文作者：曹磊，碧桂园服务技术经理，一个喜欢研究新技术方向的代码玩家

引言

在日常发布中，如何保证系统的高可用及稳定性，是我们始终以来的重要任务。我们深知一个可靠、高效的系统对用户体验和业务运行的关键性作用。

在软件发布与功能验证的环节，我们仍然会面临许许多多的挑战，全链路灰度发布方案专为微服务架构设计，旨在应对微服务架构下的灰度发布挑战。

1 前版本发布策略的现状及存在的问题

目前，大部分系统都是应用了基于k8s容器的滚动发布方案，或者在滚动发布的逻辑上，实现了优雅停机的逻辑。

1.1 现状

优雅停服1个节点，保留其他节点依然提供生产服务；

通过日志，观察一段时间，看新的节点是否运行正常。如果不正常，就回滚版本；

如果运行正常，继续1、2的步骤，一直到所有节点部署完成；

测试人员上生产做基本验证。

1.2 存在问题

不能有效的控制灰度流量，导致测试人员要全部节点部署完，才可以做生产验证；

目前的滚动发布逻辑，无法做到增量更新，一旦新版本出了问题，肯定会影响到生产的运行；

难以实现全天候平滑稳定的发版；

如果版本发布涉及不同服务之间的依赖关系，或者前后端都需要调整，当前策略无法一步到位满足全链路灰度测试场景。

2 业界常用的软件发布策略对比

3 什么是灰度发布？为什么需要采用灰度发布？

3.1 什么是灰度发布？

灰度发布，简单来说就是先小范围进行版本发布，充分验证功能符合预期后，再逐步扩大发布范围。如果出现负面反馈或功能异常时，则需要停止放量，回滚到原先的稳定版本。

从技术上来说，灰度发布是一种流量控制方案，对服务的请求流量按用户或者其它特性打标签，保证特定标签的流量只经过特定标签的服务路径。

3.2 为什么采用灰度发布？

1、降低发布风险

在新版本发布之前，通过灰度发布把新版本先部署到一小部分用户，以便能更快地发现并解决潜在的问题。

2、提高发布质量

因为在灰度发布期间可以及时发现和解决问题，所以能够在全量发布之前不断完善代码质量，提高系统稳定性和可靠性。

3、优化用户体验

在灰度发布期间，我们可以根据用户反馈来针对性地优化产品功能和界面，确保用户使用的体验最佳。

4、降低对系统性能的影响

由于灰度发布只向部分用户发布新版本，所以能够限制新版本对整个系统的影响。

4 全链路灰度发布的实现思路

全链路流量路由目前有两种主流实现：

1、基于 Istio

采用 Istio 这个开源 Service Mesh 组件，通过在每个服务的容器中部署 Envoy 透明代理，拦截服务之间的网络通信并按指定规则转发，从而实现了全链路流量路由，无需对现有代码进行修改。

2、基于服务发现组件

通过支持为服务设置元数据的服务注册中心，如 Nacos，可以标记服务实例的特征，例如灰度版本。每个服务可以通过注册中心获取其他服务实例的版本信息，并通过修改代码逻辑或 Java Agent 实现流量路由

接下来，我们详细来讲基于服务发现组件来实现灰度发布逻辑的方案。

5 灰度发布逻辑工程实践

5.1 灰度链路流程图

5.2 后端代码改造

代码改造原理是通过Spring Cloud的默认负载均衡器LoadBalancer，结合nacos提供的注册中心和配置中心，实现基于微服务网关调用和服务间OpenFeign调用的生产和灰度隔离。

以下代码是以Loadbalancer为例，扩展的灰度逻辑，如果目前系统基于Ribbon,可以考虑使用Loadbalancer替换掉Ribbon,也可以直接基于Ribbon定义自己的灰度负载均衡逻辑，实现方法在本文中不做详细描述。

步骤1：指定灰度启动节点

指定灰度节点与生产节点，用于负载均衡器按规则选择不同的链路，用于区别流量，建设jenkins部署脚本时，设置在启动项里面。

步骤2：灰度负载均衡逻辑的实现

Spring Cloud的负载均衡逻辑，无论负载均衡器是LoadBalancer或者是Ribbon，默认逻辑都是轮循逻辑，可以保证每一个上线节点浏量的平均分配，但是无法保证灰度策略的实现，因此，必须得重新定义新的负载均衡逻辑。 

步骤3：开启灰度负载均衡策略

步骤4：Feign服务调用

注意，feign调用需要定义一个默认拦截器，将请求中的灰度标识继续往下传，另外，除此之外，调用的服务模块启动的时候，仍然需要在启动项上，添加开启灰度负载均衡代码，如上图。

5.3 前台灰度发布逻辑改造

前台灰度发布无需涉及到前台代码的改造，基于ingress/nginx，通过对于Cookies的指定参数进行判断，判断是否访问灰度节点或者生产节点，所以，仍然只需要在登录的时候，判断一下当前登录用户的稳定标识，进行是否需要进行灰度验证。

5.4 网关节点如何灰度发布？

以上后端服务各个节点的灰度方案，基本上都是基于负载均衡规则改写得以实现，对于网关节点的负载改造，其实也是类似于前台灰度发布逻辑，通过ingress/nginx得以实现，我们只需要在请求头中带上灰度节点标识，就可以请求到灰度网关节点，完成功能性验证。

6 成果展示

全链路灰度发布方案自创新部门应用并实施以来，首批试点项目（API能力共享平台，数据交换总线）已经完成改造，对业务产生了积极的促进作用，为A/B测试打下坚实的技术底座：

①可全天候实现系统用户零感知平滑升级。

②可以实现前后端一起发布验证，可以动态扩大灰度范围。

③可以极大的减少线上事故率，保证系统的稳定性与高可用，提升用户体验。

7 总结

灰度发布是一种有效的软件发布策略，能够在保证系统稳定性的同时，提高软件的质量和可靠性。通过逐步扩大新版本服务的流量，实现平滑升级和容错处理，微服务灰度发布设计为现代软件开发带来了诸多优势。然而，也需要注意其可能带来的性能下降、复杂性和开发成本增加等挑战。

在进行微服务灰度发布设计时，需要充分考虑实际业务需求和应用场景，制定合适的发布策略，并对潜在的风险进行有效控制。