适应多样化需求：WASM 插件在全链路灰度发布中的应用

2024-03-25
浙江
本文字数：3805 字
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作者：十眠

据调研数据显示，约 70% 的生产故障是由变更引起的。为了消除变更过程存在的风险，在发布过程中，我们总是希望能够用小部分特定流量来验证下新发布应用是否正常。即使新版本有问题，也能及时发现，控制影响面，保障了整体的稳定性，这就是微服务架构下的全链路灰度的能力。

MSE 在微服务全链路灰度场景下提供了一套成熟完善且开箱即用的能力。

随着企业微服务化改造的深入，对微服务治理的场景与应用也有了更多的诉求，全链路灰度就是如此。MSE 默认支持按照内容规则与百分比规则的灰度路由策略，其中按照内容灰度支持 header、params 等参数件支持精确/前缀/正则等多种匹配策略，满足常见全链路灰度场景的诉求。如果我们遇到较为复杂的场景，发现 MSE 提供的策略无法满足我们诉求时，应该怎么解决？

接下来，我们来一起讨论几个合理且较为复杂的灰度需求。

很多复杂且合理的灰度诉求

其实关于全链路灰度有其他很多合理的诉求，比如：

我们希望随机百分比可以根据参数特征来调整，这样对于每个用户来说，是否被灰度是固定的，多次调用体验一致。
我们来自于手机客户端的流量带有 version 特征、来自网页流量又是带有 tag 的特征，我们期望两者满足任一条件的流量去往灰度环境即流量条件匹配为“或”的模式；
来自我们生产流量确实比较大，我们期望第一批灰度的流量可以控制到整体 1‰ 流量的灰度诉求；
我们期望可以基于流量 Body 参数解析的灰度诉求。

面对一系列复杂并带有定制需求的合理诉求，产品层面很难做到完全支持。这些诉求在企业客户的生产实际中非常常见，而当前的 MSE 控制台配置方案似乎并不能完美应对这些多样化的实际场景。毕竟，当我们将目光转向不同企业客户的生产实践时，会发现复杂场景的变化和多样性只会更加显著。那么，我们如何能够有效地满足复杂环境下全链路灰度发布的诉求呢？

云原生网关 WASM 插件

什么是 WASM？WASM（WebAssembly）是一种可移植、高性能的二进制指令集，用于在 Web 浏览器中运行代码。Envoy 使用 WASM 作为插件扩展机制，允许开发人员编写自定义的功能扩展，以满足特定的需求。

云原生网关 WASM 插件扩展机制的工作原理如下：

MSE 云原生网关提供了插件市场，供我们编写自定义的 WASM 插件来满足各种扩展的诉求，如请求/响应转换、过滤器、身份验证等。同时编写 WASM 插件支持(Go、Rust、类 JS、lua 等)。
我们只需要将编译好的 WASM 文件通过自定义插件的方式上传到插件市场，MSE 云原生网关会将其加载到 Envoy 中。
当云原生网关处理网络流量时，它会根据配置将流量传递给适当的 WASM 插件进行处理，即上图的 Custom Filters。WASM 插件可以读取和修改请求/响应数据，执行自定义逻辑，并将流量传递给下一个插件或最终目标。

MSE 插件市场还提供了一些默认认证鉴权、流量管控、安全防护等平台官方插件，可以帮助我们提升网关的安全与稳定性，并且支持多语言自定义扩展，满足网关上自定义流量治理需求。

MSE WASM 插件扩展机制的优点包括：

借助 WASM 特性支持多语言扩展，提供了灵活性和可扩展性，可以通过 WASM 插件编写开发，满足特定的业务需求。
网关 Wasm 插件与开源 Envoy100% 兼容，不存在锁定。
提供插件市场，网关的二次扩展功能均通过插件提供给用户按需使用。
插件采用热更新机制，在沙盒中执行，对网关自身稳定性无影响。

WASM 插件以其独特的轻量级和高效性能特点，为云原生网关带来了创新的扩展能力，而这一切不会带来明显的性能开销。WASM 插件运行在沙箱环境中，提供了一种安全可控的方式来部署自定义逻辑，这样不仅保障了网关的灵活性和可扩展性，也确保了对整体性能的最小影响。

看起来 MSE 云原生网关的 WASM 插件确实是一种优雅且便捷的方式，能够满足各种全链路灰度的需求。接下来，我将通过编写 WASM 插件来实现在复杂条件下的全链路灰度。

通过 WASM 插件实现参数比例

上文提到，WASM 插件可以支持多语言扩展，我们可以选择我们擅长的语言进行开发，本文以 Go 语言为例。

云原生网关提供了 wrapper 包以及相关的 API 供我们快速编写 WASM 插件。

云原生网关配置基于 x-mse-tag 的灰度路由，详见基于 MSE 云原生网关实现全链路灰度 [ 1] 。

服务治理泳道配置如下：

云原生网关路由配置如下：

我们创建灰度泳道，只要 header 中存在 x-mse-tag=gray 的请求都会被认为是灰度流量，且在后续链路中都会优先去往灰度环境。因此在 WASM 插件中，我们可以对流量进行任意自定义的计算和匹配。只要符合我们的灰度条件，我们就可以在请求头中添加一个名为 "x-mse-tag" 值为 "gray" 的标识。这样，我们就可以对灰度流量进行标记和识别。

定义插件扩展配置。

type ParamsRandomConfig struct {    # 参数比例功能开关    paramsRandomEnable    bool    # 参数比例依据哪个Header的值，例如userId  paramsRandomHeaderKey string    # 参数比例的百分比值，    paramsPercentageRatio     int64}

复制代码

解析插件扩展参数，在控制台插件配置中填写的 YAML 配置会自动转换为 JSON，此处直接从 JSON 这个参数里解析配置即可。

// 在控制台插件配置中填写的YAML配置会自动转换为JSON，此处直接从JSON这个参数里解析配置即可func parseConfig(json gjson.Result, config *MyConfig, log wrapper.Log) error {  // 解析出配置，更新到config中  config.paramsRandomEnable = json.Get("paramsRandomEnable").Bool()  config.paramsRandomHeaderKey = json.Get("paramsRandomHeaderKey").String()  config.paramsPercentageRatio = json.Get("paramsPercentageRatio").Int()
  return nil}

复制代码

请求处理 Filter 编写。

func onHttpRequestHeaders(ctx wrapper.HttpContext, config MyConfig, log wrapper.Log) types.Action {  if config.paramsRandomEnable {    randomHeaderValue, err := proxywasm.GetHttpRequestHeader(config.paramsRandomHeaderKey)    if err != nil {      proxywasm.LogErrorf("get header enhance error: %v", err)      return types.ActionContinue    }
    // 取目标参数值的 hash ，用于百分比值计算    hash := sha256.Sum256([]byte(randomHeaderValue))    hashInt := new(big.Int)    hashInt.SetBytes(hash[:])
    modulo := new(big.Int).Mod(hashInt, big.NewInt(100))    result := modulo.Cmp(big.NewInt(config.paramsPercentageRatio))    if result <= 0 {      // 写入 x-mse-tag=gray 说明该请求流量标为 gray，在后续链路中会优先去玩gray环境的节点，      // 如果对应的应用没有gray环境，会fallback到基线环境      proxywasm.AddHttpRequestHeader("x-mse-tag", "gray")    } else {      // 不符合灰度条件的流量      proxywasm.LogInfof("set header false value: %s, hash: %s", randomHeaderValue, hashInt)    }  }  return types.ActionContinue}

复制代码

编译生成 WASM 文件

我们通过如下命令编译生成 WASM 文件。

go mod tidytinygo build -o main.wasm -scheduler=none -target=wasi -gc=custom -tags='custommalloc nottinygc_finalizer' ./main.go

复制代码

编译成功会在当前目录下创建文件 main.wasm。该文件在下文本地调试的示例中也会被用到。

在使用云原生网关插件市场的自定义插件功能时，直接上传该文件即可。

配置参数并验证参数比例功能

如上图所示，我们指定 Header 中的 userId 为百分比依据的参数，并且配置了 10% 流量灰度的比例值。点击保存后配置，实时生效。

请求过程中 userId=1 的 header 恒定去往灰度环境，userId=11 的请求恒定去往基线环境。

观察插件日志

到目前为止，我们通过编写 WASM 插件实现了根据特定 Header 的参数比例需求。

总结

通过 WASM 插件，我们可以实现各种全链路灰度的需求，包括但不限于以下几个方面：

根据用户标识进行灰度
可以根据用户的身份、角色、权限等信息将特定用户的请求路由到相应的灰度环境，以实现个别用户的全链路灰度。
根据地理位置进行灰度
可以根据用户的地理位置信息将请求路由到特定地区的灰度环境，以满足特定地区的全链路灰度需求。
基于流量比例的灰度
可以根据流量比例将请求路由到不同的灰度环境，以实现按比例分配流量的全链路灰度。
基于请求包复杂属性的灰度
可以根据请求的属性，如请求头、请求体、查询参数等信息，来判断是否满足特定条件，从而路由请求到相应的灰度环境。

利用 WASM 插件的强大适应性，我们可以针对性地编写插件以适应不同的全链路灰度发布需求。这为定制化业务场景提供了无限的可能性，使得灰度测试和发布可以根据独特的业务要求灵活执行。特别是对于计算密集型和无状态的任务，如认证鉴权、请求/响应的加密和混淆、内容转换等，将这些逻辑部署在网关层是理想选择。它不仅保持了系统的简洁和灵活性，而且确保了核心网关功能的低性能损失，这在优化资源使用和维护服务品质方面都提供了显著的好处。

目前 MSE WASM 插件支持 Redis 访问，当然 WASM 插件也不是万能的，如果逻辑里需要对接数据库，或者要起多线程处理，就不适合做成网关插件，当前 WASM 插件也不支持这些能力。

参考链接：

[1] 基于 MSE 云原生网关实现全链路灰度https://help.aliyun.com/zh/mse/user-guide/implement-an-end-to-end-canary-release-by-using-mse-cloud-native-gateways?spm=a2c4g.11186623.0.0.226a5446EBhK5X

[2] 开发插件_微服务引擎(MSE)

https://help.aliyun.com/zh/mse/user-guide/14/?spm=a2c4g.11186623.0.0.73062e8dd0miqK

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原文链接:【http://xie.infoq.cn/article/845ce9e04edcb1291fa1e6473】。文章转载请联系作者。