Spring Cloud 优雅下线以及灰度发布实现

一、什么是Spring Cloud 优雅下线以及灰度发布实现

Spring Cloud是Spring生态系统中一套快速构建分布式系统的工具集，其中包括多个子项目，如Spring Cloud Netflix、Spring Cloud Eureka、Spring Cloud Config、Spring Cloud Zuul、Spring Cloud Stream等，可以很好地解决微服务架构中的分布式问题。在实际开发过程中，我们常会遇到需要进行优雅下线和灰度发布的需求，这时就需要使用Spring Cloud提供的相关功能来实现。

优雅下线：当系统需要停机维护或升级时，如果直接关闭服务，可能会导致未完成的请求失败。此时，我们需要进行优雅下线，即在保证已有请求完成服务并关闭新请求的情况下，逐步停止服务，以确保用户的体验不受影响。

灰度发布：在向生产环境发布新版本时，既不希望一次性让所有用户使用新版本，也不希望对所有用户都进行流量分配。此时，可以使用灰度发布来逐步将用户引导到新版本或者控制流量，例如将10%的用户流量切换到新版本，观察用户反馈后再逐步增加流量。

二、Spring Cloud 优雅下线的实现

Spring Cloud提供了GracefulShutdown接口，它定义了两个方法：

boolean gracefulShutdownInProgress();
void awaitShutdown() throws InterruptedException;

gracefulShutdownInProgress()：返回一个布尔值，指示应用程序是否处于优雅关闭的过程中
awaitShutdown()：暂停执行线程，并等待应用程序完成优雅关闭

下面是一个示例，展示如何在Spring Boot中使用此接口来实现优雅下线：

@Component
public class GracefulShutdown implements DisposableBean, GracefulShutdownCallback {

    private static final Logger LOGGER = LoggerFactory.getLogger(GracefulShutdown.class);

    private final TomcatWebServer tomcatWebServer;
    private final GracefulShutdownHandler gracefulShutdownHandler;

    @Autowired
    public GracefulShutdown(TomcatWebServer tomcatWebServer, GracefulShutdownHandler gracefulShutdownHandler) {
        this.tomcatWebServer = tomcatWebServer;
        this.gracefulShutdownHandler = gracefulShutdownHandler;
    }

    @Override
    public void destroy() {
        LOGGER.info("Commencing graceful shutdown. Please wait...");

        this.tomcatWebServer.stop();
        Awaitility.await()
                .atMost(Duration.ofSeconds(30))
                .pollInterval(Duration.ofSeconds(1))
                .until(this::gracefulShutdownComplete);

        LOGGER.info("Graceful shutdown complete. Goodbye!");
    }

    @Override
    public void shutdown() {
        this.gracefulShutdownHandler.begin();
    }

    private boolean gracefulShutdownComplete() {
        return !this.gracefulShutdownHandler.isRunning();
    }
}

在上面的示例中，我们定义了一个名为GracefulShutdown的Spring Bean，实现了DisposableBean和GracefulShutdownCallback两个接口，一个是在bean销毁时优雅关闭应用程序，另一个是在应用程序接收到优雅关闭的请求时停止接受新的连接，并等待已经连接的请求完成。

三、Spring Cloud 灰度发布的实现

Ribbon提供的灰度发布

Spring Cloud Netflix中的Ribbon提供了一种非常简单的灰度发布方式，其实现方式是通过权重实现，即根据设定的访问权重实现不同的流量分配比例。下面的示例展示了如何使用Ribbon实现灰度发布：

package com.example;

import com.netflix.client.config.IClientConfig;
import com.netflix.loadbalancer.AbstractLoadBalancerRule;
import com.netflix.loadbalancer.ILoadBalancer;
import com.netflix.loadbalancer.Server;

import java.util.List;
import java.util.Random;

public class GrayRule extends AbstractLoadBalancerRule {

    Random rand;

    public GrayRule() {
        rand = new Random();
    }

    /**
     * 灰度比例（根据权重分配流量）
     */
    private static final Integer GRAY_PERCENT = 20;

    /**
     * 总共的权重
     */
    private static final Integer TOTAL_WEIGHT = 100;

    @Override
    public void initWithNiwsConfig(IClientConfig iClientConfig) {

    }

    @Override
    public Server choose(Object o) {

        ILoadBalancer lb = getLoadBalancer();
        if (lb == null) {
            return null;
        }

        List<Server> servers = lb.getAllServers();
        int serverCount = servers.size();
        if (serverCount == 0) {
            return null;
        }

        int grayServerCount = (int) ((serverCount * GRAY_PERCENT) / 100.0);
        Server grayServer = servers.get(rand.nextInt(grayServerCount));
        int randWeight = rand.nextInt(TOTAL_WEIGHT);

        if (randWeight >= grayServer.getWeight()) {
            List<Server> normalServers = lb.getServerList(false);
            Server normalServer = normalServers.get(rand.nextInt(normalServers.size()));
            return normalServer;
        }

        return grayServer;
    }
}

在上面的示例中，我们定义了一个名为GrayRule的LoadBalancerRule，在选择服务器时根据权重分配流量比例实现灰度发布。具体来讲，我们在定义LoadBalancerRule时，首先获取所有Server的列表，然后按权重将其分为灰度节点和普通节点。然后，我们定义了GRAY_PERCENT和TOTAL_WEIGHT两个常量，使用随机数生成器将总的流量按权重分配给这些节点，从而实现灰度发布。

Zull提供的灰度发布

除了Ribbon提供的灰度发布方式，Zull也提供了一些高级的灰度发布机制。其中最有趣的功能是通过Zuul过滤器来实现灰度发布。下面的示例展示了如何使用Zuul过滤器来实现灰度发布：

public class GrayZuulFilter extends ZuulFilter {

    /**
     * 灰度特征
     */
    private String grayFeature;

    @Override
    public String filterType() {
        return "pre";
    }

    @Override
    public int filterOrder() {
        return 100;
    }

    @Override
    public boolean shouldFilter() {    
        // 返回true表示需要执行该过滤器
        return true;
    }

    @Override
    public Object run() throws ZuulException {

        RequestContext context = RequestContext.getCurrentContext();
        HttpServletRequest request = context.getRequest();

        // 获取某一个灰度特征的实际值
        String featureValue = request.getHeader(grayFeature);

        // 获取当前服务的灰度版本号
        String version = request.getHeader("gray-version");

        // 如果两者一致，则不进行路由
        if (Objects.equals(featureValue, version)) {
            context.setSendZuulResponse(false);
            context.setResponseStatusCode(404);
            context.setResponseBody("Current version is under gray test, pleasure wait for release!");
        }

        return null;
    }
}

在上面的示例中，我们定义了一个名为GrayZuulFilter的过滤器，在Zuul的前置过滤器中执行灰度发布。我们首先定义了一个灰度特征grayFeature，这里可以是任何从请求中提取的值，例如URL、Header等。然后，我们通过获取当前灰度特征的实际值和当前服务的灰度版本号来检查是否应该对请求进行路由。如果两者一致，则表示当前服务正在灰度发布中，并返回一个HTTP 404响应。这时，我们可以将请求重定向到其他正在运行的灰度版本或正式版本。

总体来讲，Spring Cloud提供了一系列功能，以帮助你轻松地进行优雅下线和灰度发布。无论是优雅下线还是灰度发布，都需要在一个健壮的微服务架构中操作。如果你想更深入地了解Spring Cloud的所有功能和如何使用它们，可以参考官方文档和示例，深入掌握各种使用小技巧。

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