入门向:Istio 与服务网格

近期,服务网格(Service Mesh)越加流行红火,各类社区讨论也层出不穷。面对如此火热的技术,我们不免有些疑问:服务网格究竟是什么,服务网格解决了什么?本文尝试简单讲解服务网格的架构设计,并介绍其流行解决方案 Istio。

从分布式系统聊起

现代的应用已经很少采用单体架构了,当分布式架构成为主流,系统组件间的网络调用变成了自然而然的问题。

当然服务数目比较少的时候,服务可以通过配置文件来记录其他服务的网络位置,进行调用时只需要读取配置即可,但当系统越来越庞大、自动化程度越来越高,配置文件这种方式便会成为一种负担。因此会引入 服务中心 来统一管理所有的服务,类似一个系统级的 DNS,来帮助某个服务来找到所依赖的服务。

上图便是一种常见的服务中心流程,Spring 全家桶中的 Eureka 便是采取这种模式。这种模式的特征比较明显:1. 服务会自注册,2. 服务主动去 Service Name System 中查询其他服务的地址。换句话说,服务是知道有服务中心存在的,并且有部分逻辑会侵入代码。

当然,还有不侵入代码的架构方式,就是把服务的注册、发现下沉到基础设施,在宿主机上运行代理进程,服务通过代理对其他组件发起访问。

如上图,服务本身可能并不知道服务中心或者代理的存在,但是整个系统依然拥有了服务注册、服务发现的能力。

服务网格的网格

说起最能体现服务网格 “样子” 的图片,肯定是这一张:

绿色的部分就是我们自己定义的服务,而蓝色的部分,便是 Sidecar。其工作原理,类似于上面提到的第二种服务发现模式,不过是高配版,因为并非在宿主机部署 Proxy,而是每个服务都拥有自己的 Proxy(Sidecar)。

但也只有 Proxy 是不够的,还需要一个 Service Name System,服务网格仅有 Sidecar 也是不够的,还需要一个控制平面:

只不过控制平面并不只是作为注册中心,还有很多强大的功能,下面,我便以具体的服务网格解决方案:Istio 来介绍。

Istio

Istio 服务网格逻辑上分为 数据平面控制平面

  • 数据平面 由一组以 sidecar 方式部署的智能代理组成。这些代理可以调节和控制微服务及 Mixer 之间所有的网络通信。
  • 控制平面 负责管理和配置代理来路由流量。此外控制平面配置 Mixer 以实施策略和收集遥测数据。

官方推荐使用 Envoy 作为 Sidecar。Envoy 是一个 C++ 写的高性能代理,根据官方描述,Envoy 具有动态服务发现、负载均衡、多协议支持等优点,如果是通过 Kubernetes 部署,只需要将 Envoy 和业务服务放在同一个 Pod,经过简单配置,便可接入网格。

Istio 的控制平面采用方便拓展的设计结构,主要由 Pilot、Mixer、Citadel 组件组成,并可以根据自己的需求插拔或者拓展。

Pilot 起到了前文提到的 Service Name System 的作用,担当服务发现、智能路由、流量管控的大任。

Mixer 主要的作用检查和遥测,比如前置条件检查(如认证、白名单等),配额检查(如判断服务的访问频率是否超标等),监控(如链路追踪、日志等)。

也正是因为 Mixer 在整个网络中起到了无微不至的大管家角色,在被人诟病性能问题时首当其冲。不过好在 Mixer 是一个比较独立的组件,如果系统已经有自己比较完善的监控、认证方案,也可以不启用 Mixer。

Istio 中,所有服务间的通讯全部是经过 Sidecar 的,而 Citadel 便是负责两个服务间通讯的安全问题,其提供了终端用户认证、流量加密的能力。

Istio 的组件比较简单,但也就是其简单的架构,帮我们完成和掩盖了大量复杂的事情。当然,Istio 并不是唯一的选择,老牌的 Linkerd,华为、阿里根据自己的需求改进并开源的 SM 解决方案,都是很不错的选择。

如何看待服务网格

如何看待当下火热的服务网格呢?在此之前,我们先看它为我们解决了什么?

  1. 流量管理
  2. 安全
  3. 可观测性

那除此之外,对使用者来说,又带来了什么隐患?

  1. 架构变复杂,运维难度升级
  2. 需要去了解,有一定的学习成本
  3. 每次请求都加了两跳,排错困难、性能隐患

因此,如果引入服务网格不是为了解决当前面临的问题,就没有引入的必要,还是那句老话:“如无必要勿增实体”,何况这个实体还是个黑盒子。不过,如果引入服务网格是为了解决当前的问题,那需要想清楚自己是否承受的起上面提到的隐患,毕竟没有东西会是银弹。

参考

2018/12/11 19:34 下午 posted in  Service Mesh