互金平台灰度发布的三段式实践
本帖最后由 monicazhang 于 2017-8-10 14:45 编辑分享目录：
[*]应用逻辑架构
[*]发布实践1.0及问题
[*]发布实践1.1—平滑发布
[*]发布实践1.2—灰度发布及验证
[*]发布实践—后续探讨
本文将从某互联网金融平台的线上版本发布工作出发，介绍了整个发布过程的优化及改造，以及对于灰度发布的探索及最终实践。
先要说明一点，任何脱离实际业务的技术工作都是耍流氓，技术需要服务于业务。因此，本文尽量淡化了业务方面的因素，聚焦于技术层面，建议在实际运用中还是要根据各自的业务场景去变化和调整。
其次，本文重点描述了线上发布的实施改造思路及演进过程，但对于其它相关联的一些点，比如发布规范流程、配置管理、监控、自动化工具的实施等不做过多涉及，如有兴趣可后续交流。
应用逻辑架构
图1 应用逻辑架构图
客户端
包含手机APP、Web页面（主站/营销站等）、H5页面等，即访问发起方，来自于真实用户。
WEB
主要实现转发功能，利用Nginx实现，同时包含一些业务策略和跳转设置。
BFE
Business Front End，业务前端，实现接入和业务聚合功能，有点类似于API网关，但和业务有一定耦合，用Tomcat war包发布。
APP
业务应用层，实现具体业务功能，目前几十个APP模块，用Tomcat war包发布。
Data
数据层，如数据库、缓存、分布式文件系统等。
公共组件
包含配置中心，任务调度中心，服务注册发现中心，消息队列等（这4个公共组件和灰度发布有一定关系，后续会单独介绍）。
注意：
[*]WEB->BFE：通过Nginx反向代理转发流量，HTTP请求；
[*]BFE->APP和各APP间调用：通过在服务注册中心内注册，进行RPC调用，由BFE统一返回。
公共组件介绍
公共组件各家公司差异较大，有自研、纯开源或二次开发，我厂综合各方面因素后，选型如下：
[*]配置中心
Disconf，百度的开源产品，用起来一般，更新较慢，基本满足配置管理需求。各APP启动时会从Disconf中获取配置信息，也支持热更新。
[*]任务调度
Light task scheduler，简称LTS，用于Job类的统一管理调度，相当于统一管理的Crontab，业内相似的有当当网开源的Elastic-Job，不过LTS相对来说比较轻量级。各APP启动时会在lts中注册为任务节点，执行计划任务。
[*]服务注册发现
D o，阿里开源产品，有一定年数了，经受过考验。如果重度依赖Spring的，可以考虑Spring Cloud系列。各APP启动时会在D o中进行注册Provider和Consumer 的Service接口，用于相互调用。
[*]消息队列
RocketMQ，也是阿里的产品，性能不如Kafka，但用在金融行业应该没问题。各APP启动时会连接到RocketMQ中，进行后续消息的消费。
发布实践1.0及问题
介绍完基本背景后，我们来聊聊核心问题：线上发布。
这里的线上发布指上文中的BFE和Service服务，都是基于Java开发，部署方式是war包，容器是Tomcat。
原始发布方式如下：
图2 BFE发布流程
图3 APP发布流程
大家可以发现，BFE只是多了一部分切换Nginx的操作，因此后续重点对APP的发布进行说明。
上述APP的发布方式实施不久后，就遇到了几个问题，而且对业务造成了一定影响，总结有如下几条：
[*]APP发布时，直接重启Tomcat，导致节点正在处理的请求会受到影响，严重时会有数据异常。
[*]APP发布时如果节点正在作为task_tracker运行lts任务，会导致任务失败并retry。
[*]APP发布时如果节点正在消费RocketMQ中的消息，会导致消息消费异常，甚至进入retry或dlq队列。
[*]APP发布完成后没有即时验证机制，直接 给用户，如有异常影响面很广。
[*]线上无法同时存在新老版本的APP来用于长时间的验证。
竟然有这么多问题，泪崩~~
仔细分析上述问题，可以归结为两类：
[*]平滑发布问题：即以上问题前三点。发布时要尽可能平滑，对用户及业务影响最小（补充一句，当然也可以通过幂等及自动或人工补偿机制去完善，这是另一个维度）。
[*]发布验证问题：即以上问题最后两点。发布完成要能小范围的即时验证，最好是能定位到个体，且如有需要，验证时间可以延长。
接下来就结合实践，介绍下如何解决这两个问题。BTW，在过渡期间内，大家只能熬夜停服发布或者在晚上低峰期发布，苦不堪言。
发布实践1.1—平滑发布
平滑发布，即发布时尽量减少对业务的影响，能够柔和地对服务进行下线。为做到这一点，必须要结合现有公共组件的特点，在代码部署前先对服务进行平稳下线，确认下线完毕后再进行发布工作。
1D o
由于所有APP的接口都有在D o中进行注册，因此需要有办法能够对其Provider Service接口进行下线或屏蔽，使其不提供服务，即其它服务无法调用它的接口。
Service接口下线后，此APP机器自然无任何流量流入，因此也无流量返回，达到下线APP机器的目的，然后即可部署代码。
官方有提供D o-Admin工具，用于对D o中各APP及其Service接口进行管理，里面自然也包含有实现下线的功能，可以有3种方法：
[*]屏蔽，貌似一直没有效果；
[*]禁用，可以成功禁用；
[*]权重调节，可以设置0-100的权重，设置为0时即不提供服务。
经过选型，我们选用更灵活的权重调节方案，通过D o-Admin对需要下线机器的APP应用接口权限设置为0。
图4 D o权重调节
2RocketMQ
同理，如果要被重启的APP机器正在消费消息队列中的消息，也需要等消费完成后才能进行发布，因此需要查询该APP机器所对应的Consumer Group及绑定的Queue，然后下线，即解除绑定。在RocketMQ的web-console中我们增加了对应接口，进行下线。
图5 RocketMQ控制台
3LTS
对于任务调度这一块，我们也必须要让APP机器不再接受任何新任务，以免重启发布时任务执行失败。
我们的做法是在ZooKeeper里对需要停止跑Job任务的APP机器，增加一个Znode，比如”机器ID=offline”，当JobTracker去调度TaskTracker执行任务时，一旦检测到包含有此Tag的机器，就不会再给这些APP机器分配任务，以此达到任务解耦。
4检查机制
为了平滑发布的顺利进行，检查确认机制不可或缺，即确保D o/Rocketmq/Lts中的下线都已生效，并且无流量发生，我们从以下两个维度去检查：
[*]接口检查，调用D o、RocketMQ、LTS的API接口，检查APP机器状态，是否为已经下线。当然，在做了下线功能的同时，我们也有检查功能和上线功能，可供调用。
[*]监控检查，调用CAT、ELK的API接口，检查APP机器的请求访问数和日志流量是否都已经为0，已经处于下线状态。
经过上述改造后，我们新的发布流程如下，基本解决了平滑发布问题，发布时对业务的影响降到了最低；
图6 发布流程图解
发布实践1.2—灰度发布及验证
这一章主要解决发布验证的问题，即如何验证以确保线上发布的准确性，有问题时确保影响面最小。
1停服后如何小范围验证
这里先来个小插曲，不知道各位有没有碰到过类似情况，大版本发布时通常会挂停服公告，把请求切断在Web层，然后运维小伙伴会进行APP发布，此时通常会把所有APP都进行代码部署，因为是大版本，十分凶残。
图7 停服页面
下面问题来了，等发布完成后，产品经理通常会说，能不能先不要开服，对外还是保持停服页面，但让我们几个人能够验证下功能，以肯定确定以及确认这次发布没有遗漏或漏测的坑。
如果你是运维的小伙伴，会怎么搞，大家可以脑洞下~~
先分享下我们的做法，我们会在办公网络单独申请一个HDFB的wifi（灰度发布），然后当你连上这个wifi出公网解析时，所有和我们业务相关的域名会解析到另一个入口，这个入口对应一个灰度发布的WEB层，配置和线上一模一样，限制只能办公网络访问，所有人员在办公室通过这个入口即可访问和验证新版本，但公网用户不可达。
图8
2灰度发布实践
通过之前的平滑发布和小范围验证的摸索，开始进行灰度发布实践之路。
灰度发布，我相信大家对这个词都有各自的理解和体会，它也有很多相似的概念或变体。比如分组发布，蓝绿发布，金丝雀发布，甚至于A/B测试。这里不想纠结于某个具体的名词或概念（需要烦请自行百度），还是致力于解决实际中碰到的两个问题：平滑发布和发布验证。
平滑发布问题前文中已有描述，至于发布验证问题，前文介绍了在停服情况下通过HDFB WEB层进行验证，但有两个问题：
[*]一是只适用于停服发布，如果某次只发布几个APP模块，无法单独验证。
[*]二是验证时间有限（停服窗口一般不会太大），如果需要长时间验证，无法满足。
为了解决上面的问题，思考过程如下：
[*]BFE，接入汇聚层，可以通过Nginx反向代理进行分组，即可区分流量，进行分组；
[*]APP，由于会在多个公共组件中进行注册，因此需要在公共组件中对接入的APP及其Service接口进行分组，具有相互隔离的能力，即可区分验证；
[*]针对公共组件的优化，又有以下两种做法：
[*]多搭建几套公共环境，用于不同分组，但很快被否定，维护成本太大。
[*]在一套公共环境中，支持多个分组，在APP中引入对应的framework jar包，支持灰度分组参数GROUP。
因此，按照这个思路，如果需要进行灰度发布及长时间验证时，会是下面的架构图：
图9
此处以GROUP=BLUE及GROUP=GREEN为例来进行说明（当然也可以分成更多的组），描述APP机器灰度发布流程（BFE类似，只是增加一步切换Nginx操作，不单独描述）。
正常情况下，各APP机器启动时，引入framework.jar包，并指定自己所属GROUP，假设初始时为BLUE。
当需要发布及进行验证时，平滑下线所有APP的一部分机器，然后对需要部署代码的APP进行发布，启动时修改所有下线APP机器的所属GROUP=GREEN。
发布完成后，可以通过单独的HDFB WEB入口，进行验证，此时线上仍可正常提供服务。
确认无误后，重复上述步骤，增加GROUP=GREEN机器比例，当超过一半时，GROUP=GREEN直接提供线上服务，即把线上WEB层直接指向BFE（GROUP=GREEN）的分组。
随即把GROUP=BLUE机器再全部进行代码发布。
发布完成后，线上APP统一运行在GROUP=GREEN的环境。
通过这种方式，我们即完成在不需要停服的情况下，对线上APP进行灰度发布及验证，对应的各基础组件截图如下：
配置中心Disconf：通过版本来对应GROUP的功能
注册中心D o：通过在Service的名称前加上GROUP以分组
图11 D o
消息队列RocketMQ：通过在Topic的后面加上GROUP以分组
图12 RocketMQ
任务调度中心lTS：通过给每个task id加入灰度分组信息，以区分不同的TaskTracker执行节点，新的task只在新代码的机器上运行。
图13 lts
发布实践--后续探讨
下面，我们谈一谈灰度发布的前提条件、应对思路以及后续的优化改善。细心的同学一定发现了，前面讲的灰度发布流程，应该是有一定先决条件的，体现在以下几个方面：
[*]数据层的变化导致新老版本无法兼容的，不能使用灰度发布。
问题详述：灰度发布最终的数据落地还是一份，因此如果数据库的表结构变更或者分布式缓存数据结构存在差异及不兼容的情况，就不能使用灰度发布。
应对思路：这个没有特别好的办法，只能从研发层面去规范，比如APP访问数据时，尽量别出现select * from table的操作，而且架构设计时要及早考虑这点。
[*]APP层中各APP的新老Service接口无法兼容的，不能使用灰度发布。
问题详述：举个例子，比如APP1和APP2，APP1和APP2各自内部的接口，要能新老版本兼容.APP1和APP2之间相互调用的接口，也要能相互兼容。
应对思路：这个原则上要求一般的程序都要满足，比如至少要求跨一个版本的兼容，多个版本间就不需要了。但实际操作时会略困难，牵涉到开发流程规范问题，需要开发测试同学一起配合，能做到单模块级别的测试，且各模块间要相互保持兼容和一致。
[*]日常流量对灰度发布的影响有多少。
问题详述：灰度发布过程中，需要逐步切走部分线上机器，用于验证；如果线上请求量较大，需要慎重，选择在低峰段进行。
应对思路：这个目前的解决办法是通过增加机器来解决，我们目前采取双机房四区域，4倍的流量冗余，每次按照25%的流量依次进行灰度发布。
关于灰度发布的后续优化及改善，目前有考虑到几个方面，总结如下，后续会逐步改进：
首先，当然是一个效率问题，目前虽然已经实现自动化，但发布过程中还是需要一定的人为介入，而且验证周期较长，后续要考虑如何更流畅的使用。
其次，是不是每个发布都要走灰度进行，还是平滑发布后就能直接对外提供服务，比如一个Hotfix的修改，要不要灰度？这个需要有一定的标准。
再次，如果需要长时间来验证灰度环境，线上会同时存在两个甚至以上的版本，不利于运维维护，且监控方面需要加强。
最后，能否利用灰度发布的方式，在线上进行流量回放及全链路压测，也是一个后续摸索的话题。
原创：小亚
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