作者:TIM XU 原文:https://xiaoxubeii.github.io/articles/microservices-architecture-introduction/
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微服務(wù)初探
什么是微服務(wù)?首先微服務(wù)并沒有一個(gè)官方的定義,想要直接描述微服務(wù)比較困難,我們可以通過(guò)對(duì)比傳統(tǒng)WEB應(yīng)用,來(lái)理解什么是微服務(wù)。
傳統(tǒng)的WEB應(yīng)用核心分為業(yè)務(wù)邏輯、適配器以及API或通過(guò)UI訪問的WEB界面。業(yè)務(wù)邏輯定義業(yè)務(wù)流程、業(yè)務(wù)規(guī)則以及領(lǐng)域?qū)嶓w。適配器包括數(shù)據(jù)庫(kù)訪問組件、消息組件以及訪問接口等。一個(gè)打車軟件的架構(gòu)圖如下:
盡管也是遵循模塊化開發(fā),但最終它們會(huì)打包并部署為單體式應(yīng)用。例如Java應(yīng)用程序會(huì)被打包成WAR,部署在Tomcat或者Jetty上。
這種單體應(yīng)用比較適合于小項(xiàng)目,優(yōu)點(diǎn)是:
開發(fā)簡(jiǎn)單直接,集中式管理
基本不會(huì)重復(fù)開發(fā)
功能都在本地,沒有分布式的管理開銷和調(diào)用開銷
當(dāng)然它的缺點(diǎn)也十分明顯,特別對(duì)于互聯(lián)網(wǎng)公司來(lái)說(shuō):
開發(fā)效率低:所有的開發(fā)在一個(gè)項(xiàng)目改代碼,遞交代碼相互等待,代碼沖突不斷
代碼維護(hù)難:代碼功能耦合在一起,新人不知道何從下手
部署不靈活:構(gòu)建時(shí)間長(zhǎng),任何小修改必須重新構(gòu)建整個(gè)項(xiàng)目,這個(gè)過(guò)程往往很長(zhǎng)
穩(wěn)定性不高:一個(gè)微不足道的小問題,可以導(dǎo)致整個(gè)應(yīng)用掛掉
擴(kuò)展性不夠:無(wú)法滿足高并發(fā)情況下的業(yè)務(wù)需求
所以,現(xiàn)在主流的設(shè)計(jì)一般會(huì)采用微服務(wù)架構(gòu)。其思路不是開發(fā)一個(gè)巨大的單體式應(yīng)用,而是將應(yīng)用分解為小的、互相連接的微服務(wù)。一個(gè)微服務(wù)完成某個(gè)特定功能,比如乘客管理和下單管理等。每個(gè)微服務(wù)都有自己的業(yè)務(wù)邏輯和適配器。一些微服務(wù)還會(huì)提供API接口給其他微服務(wù)和應(yīng)用客戶端使用。
比如,前面描述的系統(tǒng)可被分解為:
每個(gè)業(yè)務(wù)邏輯都被分解為一個(gè)微服務(wù),微服務(wù)之間通過(guò)REST API通信。一些微服務(wù)也會(huì)向終端用戶或客戶端開發(fā)API接口。但通常情況下,這些客戶端并不能直接訪問后臺(tái)微服務(wù),而是通過(guò)API Gateway來(lái)傳遞請(qǐng)求。API Gateway一般負(fù)責(zé)服務(wù)路由、負(fù)載均衡、緩存、訪問控制和鑒權(quán)等任務(wù)。
微服務(wù)架構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)微服務(wù)架構(gòu)有很多重要的優(yōu)點(diǎn)。首先,它解決了復(fù)雜性問題。它將單體應(yīng)用分解為一組服務(wù)。雖然功能總量不變,但應(yīng)用程序已被分解為可管理的模塊或服務(wù)。這些服務(wù)定義了明確的RPC或消息驅(qū)動(dòng)的API邊界。微服務(wù)架構(gòu)強(qiáng)化了應(yīng)用模塊化的水平,而這通過(guò)單體代碼庫(kù)很難實(shí)現(xiàn)。因此,微服務(wù)開發(fā)的速度要快很多,更容易理解和維護(hù)。
其次,這種體系結(jié)構(gòu)使得每個(gè)服務(wù)都可以由專注于此服務(wù)的團(tuán)隊(duì)獨(dú)立開發(fā)。只要符合服務(wù)API契約,開發(fā)人員可以自由選擇開發(fā)技術(shù)。這就意味著開發(fā)人員可以采用新技術(shù)編寫或重構(gòu)服務(wù),由于服務(wù)相對(duì)較小,所以這并不會(huì)對(duì)整體應(yīng)用造成太大影響。
第三,微服務(wù)架構(gòu)可以使每個(gè)微服務(wù)獨(dú)立部署。開發(fā)人員無(wú)需協(xié)調(diào)對(duì)服務(wù)升級(jí)或更改的部署。這些更改可以在測(cè)試通過(guò)后立即部署。所以微服務(wù)架構(gòu)也使得CI/CD成為可能。
最后,微服務(wù)架構(gòu)使得每個(gè)服務(wù)都可獨(dú)立擴(kuò)展。我們只需定義滿足服務(wù)部署要求的配置、容量、實(shí)例數(shù)量等約束條件即可。比如我們可以在EC2計(jì)算優(yōu)化實(shí)例上部署CPU密集型服務(wù),在EC2內(nèi)存優(yōu)化實(shí)例上部署內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)。
微服務(wù)架構(gòu)的缺點(diǎn)和挑戰(zhàn)實(shí)際上并不存在silver bullets,微服務(wù)架構(gòu)也會(huì)給我們帶來(lái)新的問題和挑戰(zhàn)。其中一個(gè)就和它的名字類似,微服務(wù)強(qiáng)調(diào)了服務(wù)大小,但實(shí)際上這并沒有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。業(yè)務(wù)邏輯應(yīng)該按照什么規(guī)則劃分為微服務(wù),這本身就是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)工程。有些開發(fā)者主張10-100行代碼就應(yīng)該建立一個(gè)微服務(wù)。雖然建立小型服務(wù)是微服務(wù)架構(gòu)崇尚的,但要記住,微服務(wù)是達(dá)到目的的手段,而不是目標(biāo)。微服務(wù)的目標(biāo)是充分分解應(yīng)用程序,以促進(jìn)敏捷開發(fā)和持續(xù)集成部署。
微服務(wù)的另一個(gè)主要缺點(diǎn)是微服務(wù)的分布式特點(diǎn)帶來(lái)的復(fù)雜性。開發(fā)人員需要基于RPC或者消息實(shí)現(xiàn)微服務(wù)之間的調(diào)用和通信,而這就使得服務(wù)之間的發(fā)現(xiàn)、服務(wù)調(diào)用鏈的跟蹤和質(zhì)量問題變得的相當(dāng)棘手。
微服務(wù)的另一個(gè)挑戰(zhàn)是分區(qū)的數(shù)據(jù)庫(kù)體系和分布式事務(wù)。更新多個(gè)業(yè)務(wù)實(shí)體的業(yè)務(wù)交易相當(dāng)普遍。這些類型的事務(wù)在單體應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)非常簡(jiǎn)單,因?yàn)閱误w應(yīng)用往往只存在一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)。但在微服務(wù)架構(gòu)下,不同服務(wù)可能擁有不同的數(shù)據(jù)庫(kù)。CAP原理的約束,使得我們不得不放棄傳統(tǒng)的強(qiáng)一致性,而轉(zhuǎn)而追求最終一致性,這個(gè)對(duì)開發(fā)人員來(lái)說(shuō)是一個(gè)挑戰(zhàn)。
微服務(wù)架構(gòu)對(duì)測(cè)試也帶來(lái)了很大的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的單體WEB應(yīng)用只需測(cè)試單一的REST API即可,而對(duì)微服務(wù)進(jìn)行測(cè)試,需要啟動(dòng)它依賴的所有其他服務(wù)。這種復(fù)雜性不可低估。
微服務(wù)的另一大挑戰(zhàn)是跨多個(gè)服務(wù)的更改。比如在傳統(tǒng)單體應(yīng)用中,若有A、B、C三個(gè)服務(wù)需要更改,A依賴B,B依賴C。我們只需更改相應(yīng)的模塊,然后一次性部署即可。但是在微服務(wù)架構(gòu)中,我們需要仔細(xì)規(guī)劃和協(xié)調(diào)每個(gè)服務(wù)的變更部署。我們需要先更新C,然后更新B,最后更新A。
部署基于微服務(wù)的應(yīng)用也要復(fù)雜得多。單體應(yīng)用可以簡(jiǎn)單的部署在一組相同的服務(wù)器上,然后前端使用負(fù)載均衡即可。每個(gè)應(yīng)用都有相同的基礎(chǔ)服務(wù)地址,例如數(shù)據(jù)庫(kù)和消息隊(duì)列。而微服務(wù)由不同的大量服務(wù)構(gòu)成。每種服務(wù)可能擁有自己的配置、應(yīng)用實(shí)例數(shù)量以及基礎(chǔ)服務(wù)地址。這里就需要不同的配置、部署、擴(kuò)展和監(jiān)控組件。此外,我們還需要服務(wù)發(fā)現(xiàn)機(jī)制,以便服務(wù)可以發(fā)現(xiàn)與其通信的其他服務(wù)的地址。因此,成功部署微服務(wù)應(yīng)用需要開發(fā)人員有更好地部署策略和高度自動(dòng)化的水平。
以上問題和挑戰(zhàn)可大體概括為:
API Gateway
服務(wù)間調(diào)用
服務(wù)發(fā)現(xiàn)
服務(wù)容錯(cuò)
服務(wù)部署
數(shù)據(jù)調(diào)用
幸運(yùn)的是,出現(xiàn)了很多微服務(wù)框架,可以解決以上問題。
2第一代微服務(wù)架構(gòu)
Spring CloudSpring Cloud為開發(fā)者提供了快速構(gòu)建分布式系統(tǒng)的通用模型的工具(包括配置管理,服務(wù)發(fā)現(xiàn),熔斷器,智能路由,微代理,控制總線,一次性令牌,全局鎖,領(lǐng)導(dǎo)選舉,分布式會(huì)話,集群狀態(tài)等)。 主要項(xiàng)目包括:
spring cloud config:由git存儲(chǔ)庫(kù)支持的集中式外部配置管理。配置資源直接映射到Spring Environment,但是如果需要可以被非Spring應(yīng)用程序使用。
spring cloud netflix:與各種Netflix OSS組件(Eureka,Hystrix,Zuul,Archaius等)集成。
spring cloud bus:用于將服務(wù)和服務(wù)實(shí)例與分布式消息傳遞聯(lián)系起來(lái)的事件總線。用于在集群中傳播狀態(tài)更改(例如配置更改事件)
spring cloud for cloud foundry:將您的應(yīng)用程序與Pivotal Cloudfoundry集成。提供服務(wù)發(fā)現(xiàn)實(shí)現(xiàn),還可以輕松實(shí)現(xiàn)通過(guò)SSO和OAuth2保護(hù)資源,還可以創(chuàng)建Cloudfoundry服務(wù)代理。
spring cloud cloud foundry service broker:提供構(gòu)建管理一個(gè)Cloud Foundry中服務(wù)的服務(wù)代理的起點(diǎn)。
spring cloud cluster:領(lǐng)導(dǎo)選舉和通用狀態(tài)模型(基于zookeeper,redis,hazelcast,Consul的抽象和實(shí)現(xiàn))
spring cloud consul:結(jié)合Hashicorp Consul的服務(wù)發(fā)現(xiàn)和配置管理
spring cloud security:在Zuul代理中為負(fù)載平衡的OAuth2休眠客戶端和認(rèn)證頭中繼提供支持。
spring cloud sleuth:適用于Spring Cloud應(yīng)用程序的分布式跟蹤,與Zipkin,HTrace和基于日志(例如ELK)跟蹤兼容。
spring cloud data flow:針對(duì)現(xiàn)代運(yùn)行時(shí)的可組合微服務(wù)應(yīng)用程序的云本地編排服務(wù)。易于使用的DSL,拖放式GUI和REST-API一起簡(jiǎn)化了基于微服務(wù)的數(shù)據(jù)管道的整體編排。
spring cloud stream:輕量級(jí)事件驅(qū)動(dòng)的微服務(wù)框架,可快速構(gòu)建可連接到外部系統(tǒng)的應(yīng)用程序。使用Apache Kafka或RabbitMQ在Spring Boot應(yīng)用程序之間發(fā)送和接收消息的簡(jiǎn)單聲明式模型。
spring cloud stream app starters:Spring Cloud任務(wù)應(yīng)用程序啟動(dòng)器是Spring Boot應(yīng)用程序,可能是任何進(jìn)程,包括不會(huì)永遠(yuǎn)運(yùn)行的Spring Batch作業(yè),并且它們?cè)谟邢迺r(shí)間的數(shù)據(jù)處理之后結(jié)束/停止。
spring cloud zookeeper:Zookeeper的服務(wù)發(fā)現(xiàn)和配置管理
spring cloud for amazon web services:輕松集成托管的Amazon的Web Services服務(wù)。它通過(guò)使用spring的idioms和APIs便捷集成AWS服務(wù),例如緩存或消息API。開發(fā)人員可以圍繞托管服務(wù),不必關(guān)心基礎(chǔ)架構(gòu)來(lái)構(gòu)建應(yīng)用。
spring cloud connectors:使PaaS應(yīng)用程序在各種平臺(tái)上輕松連接到后端服務(wù),如數(shù)據(jù)庫(kù)和消息代理(以前稱為“Spring Cloud”的項(xiàng)目)
spring cloud starters:作為基于spring boot的啟動(dòng)項(xiàng)目,降低依賴管理(在Angel.SR2后,不在作為獨(dú)立項(xiàng)目)
spring cloud cli:插件支持基于Groovy預(yù)言快速創(chuàng)建spring cloud的組件應(yīng)用
Dubbo是一個(gè)阿里巴巴開源出來(lái)的一個(gè)分布式服務(wù)框架,致力于提供高性能和透明化的RPC遠(yuǎn)程服務(wù)調(diào)用方案,以及SOA服務(wù)治理方案。其核心部分包含:
遠(yuǎn)程通訊: 提供對(duì)多種基于長(zhǎng)連接的NIO框架抽象封裝,包括多種線程模型,序列化,以及“請(qǐng)求-響應(yīng)”模式的信息交換方式。
集群容錯(cuò): 提供基于接口方法的透明遠(yuǎn)程過(guò)程調(diào)用,包括多協(xié)議支持,以及軟負(fù)載均衡,失敗容錯(cuò),地址路由,動(dòng)態(tài)配置等集群支持。
自動(dòng)發(fā)現(xiàn): 基于注冊(cè)中心目錄服務(wù),使服務(wù)消費(fèi)方能動(dòng)態(tài)的查找服務(wù)提供方,使地址透明,使服務(wù)提供方可以平滑增加或減少機(jī)器。
但是顯而易見,無(wú)論是Dubbo還是Spring Cloud都只適用于特定的應(yīng)用場(chǎng)景和開發(fā)環(huán)境,它們的設(shè)計(jì)目的并不是為了支持通用性和多語(yǔ)言性。并且它們只是Dev層的框架,缺少DevOps的整體解決方案(這正是微服務(wù)架構(gòu)需要關(guān)注的)。而隨之而來(lái)的便是Service Mesh的興起。
3下一代微服務(wù)是誰(shuí)?
Service MeshService Mesh又譯作“服務(wù)網(wǎng)格”,作為服務(wù)間通信的基礎(chǔ)設(shè)施層。如果用一句話來(lái)解釋什么是Service Mesh,可以將它比作是應(yīng)用程序或者說(shuō)微服務(wù)間的TCP/IP,負(fù)責(zé)服務(wù)之間的網(wǎng)絡(luò)調(diào)用、限流、熔斷和監(jiān)控。對(duì)于編寫應(yīng)用程序來(lái)說(shuō)一般無(wú)須關(guān)心TCP/IP這一層(比如通過(guò) HTTP 協(xié)議的 RESTful 應(yīng)用),同樣使用Service Mesh也就無(wú)須關(guān)系服務(wù)之間的那些原來(lái)是通過(guò)應(yīng)用程序或者其他框架實(shí)現(xiàn)的事情,比如Spring Cloud、OSS,現(xiàn)在只要交給Service Mesh就可以了。
Service Mesh有如下幾個(gè)特點(diǎn):
應(yīng)用程序間通訊的中間層
輕量級(jí)網(wǎng)絡(luò)代理
應(yīng)用程序無(wú)感知
解耦應(yīng)用程序的重試/超時(shí)、監(jiān)控、追蹤和服務(wù)發(fā)現(xiàn)
Service Mesh的架構(gòu)如下圖所示:
Service Mesh作為Sidebar運(yùn)行,對(duì)應(yīng)用程序來(lái)說(shuō)是透明,所有應(yīng)用程序間的流量都會(huì)通過(guò)它,所以對(duì)應(yīng)用程序流量的控制都可以在Service Mesh中實(shí)現(xiàn)。
目前流行的Service Mesh開源軟件有Linkerd、Envoy和Istio,而最近Buoyant(開源Linkerd的公司)又發(fā)布了基于Kubernetes的Service Mesh開源項(xiàng)目Conduit。
LinkerdLinkerd是開源網(wǎng)絡(luò)代理,設(shè)計(jì)為以服務(wù)網(wǎng)格部署:用于管理,控制和監(jiān)控應(yīng)用程序內(nèi)的服務(wù)與服務(wù)間通訊的專用層。
Linkerd旨在解決Twitter,Yahoo,Google和Microsoft等公司運(yùn)營(yíng)大型生產(chǎn)系統(tǒng)時(shí)發(fā)現(xiàn)的問題。根據(jù)經(jīng)驗(yàn),最復(fù)雜,令人驚奇和緊急行為的來(lái)源通常不是服務(wù)本身,而是服務(wù)之間的通訊。Linkerd解決了這些問題,不僅僅是控制通訊機(jī)制,而是在其上提供一個(gè)抽象層。
它的主要特性有:
負(fù)載平衡:linkerd提供了多種負(fù)載均衡算法,它們使用實(shí)時(shí)性能指標(biāo)來(lái)分配負(fù)載并減少整個(gè)應(yīng)用程序的尾部延遲。
熔斷:linkerd包含自動(dòng)熔斷,將停止將流量發(fā)送到被認(rèn)為不健康的實(shí)例,從而使他們有機(jī)會(huì)恢復(fù)并避免連鎖反應(yīng)故障。
服務(wù)發(fā)現(xiàn):linkerd 與各種服務(wù)發(fā)現(xiàn)后端集成,通過(guò)刪除特定的(ad-hoc)服務(wù)發(fā)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)來(lái)幫助您降低代碼的復(fù)雜性。
動(dòng)態(tài)請(qǐng)求路由:linkerd 啟用動(dòng)態(tài)請(qǐng)求路由和重新路由,允許您使用最少量的配置來(lái)設(shè)置分段服務(wù)(staging service),金絲雀(canaries),藍(lán)綠部署(blue-green deploy),跨DC故障切換和黑暗流量(dark traffic)。
重試次數(shù)和截止日期:linkerd可以在某些故障時(shí)自動(dòng)重試請(qǐng)求,并且可以在指定的時(shí)間段之后讓請(qǐng)求超時(shí)。
TLS:linkerd 可以配置為使用 TLS 發(fā)送和接收請(qǐng)求,您可以使用它來(lái)加密跨主機(jī)邊界的通信,而不用修改現(xiàn)有的應(yīng)用程序代碼。
HTTP代理集成:linkerd 可以作為 HTTP 代理,幾乎所有現(xiàn)代 HTTP 客戶端都廣泛支持,使其易于集成到現(xiàn)有應(yīng)用程序中。
透明代理:您可以在主機(jī)上使用 iptables 規(guī)則,設(shè)置通過(guò) linkerd 的透明代理
gRPC:linkerd 支持 HTTP/2 和 TLS,允許它路由 gRPC 請(qǐng)求,支持高級(jí) RPC 機(jī)制,如雙向流,流程控制和結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)負(fù)載。
分布式跟蹤:linkerd 支持分布式跟蹤和度量?jī)x器,可以提供跨越所有服務(wù)的統(tǒng)一的可觀察性。
儀器儀表: linkerd 支持分布式跟蹤和度量?jī)x器,可以提供跨越所有服務(wù)的統(tǒng)一的可觀察性。
Envoy 是一個(gè)面向服務(wù)架構(gòu)的L7代理和通信總線而設(shè)計(jì)的,這個(gè)項(xiàng)目誕生是出于以下目標(biāo):
對(duì)于應(yīng)用程序而言,網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該是透明的,當(dāng)發(fā)生網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用程序故障時(shí),能夠很容易定位出問題的根源。
Envoy可提供以下特性:
外置進(jìn)程架構(gòu):可與任何語(yǔ)言開發(fā)的應(yīng)用一起工作;可快速升級(jí)
基于新C++11編碼:能夠提供高效的性能
L3/L4過(guò)濾器:核心是一個(gè)L3/L4網(wǎng)絡(luò)代理,能夠作為一個(gè)可編程過(guò)濾器實(shí)現(xiàn)不同TCP代理任務(wù),插入到主服務(wù)當(dāng)中。通過(guò)編寫過(guò)濾器來(lái)支持各種任務(wù),如原始TCP代理、HTTP代理、TLS客戶端證書身份驗(yàn)證等。
HTTP L7過(guò)濾器:支持一個(gè)額外的HTTP L7過(guò)濾層。HTTP過(guò)濾器作為一個(gè)插件,插入到HTTP鏈接管理子系統(tǒng)中,從而執(zhí)行不同的任務(wù),如緩沖,速率限制,路由/轉(zhuǎn)發(fā),嗅探Amazon的DynamoDB等等。
支持HTTP/2:在HTTP模式下,支持HTTP/1.1、HTTP/2,并且支持HTTP/1.1、HTTP/2雙向代理。這意味著HTTP/1.1和HTTP/2,在客戶機(jī)和目標(biāo)服務(wù)器的任何組合都可以橋接
HTTP L7路由:在HTTP模式下運(yùn)行時(shí),支持根據(jù)content type、runtime values等,基于path的路由和重定向??捎糜诜?wù)的前端/邊緣代理
支持gRPC:gRPC是一個(gè)來(lái)自谷歌的RPC框架,使用HTTP/2作為底層的多路傳輸。HTTP/2承載的gRPC請(qǐng)求和應(yīng)答,都可以使用Envoy的路由和LB能力
支持MongoDB L7:支持獲取統(tǒng)計(jì)和連接記錄等信息
支持DynamoDB L7:支持獲取統(tǒng)計(jì)和連接等信息
服務(wù)發(fā)現(xiàn):支持多種服務(wù)發(fā)現(xiàn)方法,包括異步DNS解析和通過(guò)REST請(qǐng)求服務(wù)發(fā)現(xiàn)服務(wù)
健康檢查:含有一個(gè)健康檢查子系統(tǒng),可以對(duì)上游服務(wù)集群進(jìn)行主動(dòng)的健康檢查。也支持被動(dòng)健康檢查。
高級(jí)LB:包括自動(dòng)重試、斷路器,全局限速,阻隔請(qǐng)求,異常檢測(cè)。未來(lái)還計(jì)劃支持請(qǐng)求速率控制
前端代理:可作為前端代理,包括TLS、HTTP/1.1、HTTP/2,以及HTTP L7路由
極好的可觀察性:對(duì)所有子系統(tǒng),提供了可靠的統(tǒng)計(jì)能力。目前支持statsd以及兼容的統(tǒng)計(jì)庫(kù)。還可以通過(guò)管理端口查看統(tǒng)計(jì)信息,還支持第三方的分布式跟蹤機(jī)制
動(dòng)態(tài)配置:提供分層的動(dòng)態(tài)配置API,用戶可以使用這些API構(gòu)建復(fù)雜的集中管理部署
Istio
Istio是一個(gè)用來(lái)連接、管理和保護(hù)微服務(wù)的開放平臺(tái)。Istio提供一種簡(jiǎn)單的方式來(lái)建立已部署服務(wù)網(wǎng)絡(luò),具備負(fù)載均衡、服務(wù)間認(rèn)證、監(jiān)控等功能,而不需要改動(dòng)任何服務(wù)代碼。想要為服務(wù)增加對(duì)Istio的支持,您只需要在環(huán)境中部署一個(gè)特殊的邊車(sidecar),使用Istio控制面板功能配置和管理代理,攔截微服務(wù)之間的所有網(wǎng)絡(luò)通信。
Istio目前僅支持在Kubernetes上的服務(wù)部署,但未來(lái)版本中將支持其他環(huán)境。
Istio提供了一個(gè)完整的解決方案,通過(guò)為整個(gè)服務(wù)網(wǎng)格提供行為洞察和操作控制來(lái)滿足微服務(wù)應(yīng)用程序的多樣化需求。它在服務(wù)網(wǎng)絡(luò)中統(tǒng)一提供了許多關(guān)鍵功能:
流量管理:控制服務(wù)之間的流量和API調(diào)用的流向,使得調(diào)用更可靠,并使網(wǎng)絡(luò)在惡劣情況下更加健壯
可觀察性:了解服務(wù)之間的依賴關(guān)系,以及它們之間流量的本質(zhì)和流向,從而提供快速識(shí)別問題的能力
策略執(zhí)行:將組織策略應(yīng)用于服務(wù)之間的互動(dòng),確保訪問策略得以執(zhí)行,資源在消費(fèi)者之間良好分配。策略的更改是通過(guò)配置網(wǎng)格而不是修改應(yīng)用程序代碼
服務(wù)身份和安全:為網(wǎng)格中的服務(wù)提供可驗(yàn)證身份,并提供保護(hù)服務(wù)流量的能力,使其可以在不同可信度的網(wǎng)絡(luò)上流轉(zhuǎn)
Istio服務(wù)網(wǎng)格邏輯上分為數(shù)據(jù)面板和控制面板:
數(shù)據(jù)面板由一組智能代理(Envoy)組成,代理部署為邊車,調(diào)解和控制微服務(wù)之間所有的網(wǎng)絡(luò)通信
控制面板負(fù)責(zé)管理和配置代理來(lái)路由流量,以及在運(yùn)行時(shí)執(zhí)行策略
下圖顯示了構(gòu)成每個(gè)面板的不同組件:
ConduitConduit是為Kubernetes設(shè)計(jì)的一個(gè)超輕型服務(wù)網(wǎng)格服務(wù),它可透明地管理在Kubernetes上運(yùn)行的服務(wù)的運(yùn)行時(shí)通信,使得它們更安全可靠。Conduit提供了可見性、可靠性和安全性的功能,而無(wú)需更改代碼。
Conduit service mesh也是由數(shù)據(jù)面板和控制面板組成。數(shù)據(jù)面板承載應(yīng)用實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)流量。控制面板驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)面板,并對(duì)外提供北向接口。
對(duì)比Linkerd和Envoy比較相似,都是一種面向服務(wù)通信的網(wǎng)絡(luò)代理,均可實(shí)現(xiàn)諸如服務(wù)發(fā)現(xiàn)、請(qǐng)求路由、負(fù)載均衡等功能。它們的設(shè)計(jì)目標(biāo)就是為了解決服務(wù)之間的通信問題,使得應(yīng)用對(duì)服務(wù)通信無(wú)感知,這也是Service Mesh的核心理念。Linkerd和Envoy像是分布式的Sidebar,多個(gè)類似Linkerd和Envoy的proxy互相連接,就組成了service mesh。
而Istio則是站在了一個(gè)更高的角度,它將Service Mesh分為了Data Plane和Control Plane。Data Plane負(fù)責(zé)微服務(wù)間的所有網(wǎng)絡(luò)通信,而Control Plane負(fù)責(zé)管理Data Plane Proxy:
并且Istio天生的支持Kubernetes,這也彌合了應(yīng)用調(diào)度框架與Service Mesh之間的空隙。
關(guān)于Conduit的資料較少,從官方介紹看它的定位和功能與Istio類似。
Kubernetes + Service MeshKubernets已經(jīng)成為了容器調(diào)度編排的事實(shí)標(biāo)準(zhǔn),而容器正好可以作為微服務(wù)的最小工作單元,從而發(fā)揮微服務(wù)架構(gòu)的最大優(yōu)勢(shì)。所以我認(rèn)為未來(lái)微服務(wù)架構(gòu)會(huì)圍繞Kubernetes展開。而Istio和Conduit這類Service Mesh天生就是為了Kubernetes設(shè)計(jì),它們的出現(xiàn)補(bǔ)足了Kubernetes在微服務(wù)間服務(wù)通訊上的短板。雖然Dubbo、Spring Cloud等都是成熟的微服務(wù)框架,但是它們或多或少都會(huì)和具體語(yǔ)言或應(yīng)用場(chǎng)景綁定,并只解決了微服務(wù)Dev層面的問題。若想解決Ops問題,它們還需和諸如Cloud Foundry、Mesos、Docker Swarm或Kubernetes這類資源調(diào)度框架做結(jié)合:
但是這種結(jié)合又由于初始設(shè)計(jì)和生態(tài),有很多適用性問題需要解決。
Kubernetes則不同,它本身就是一個(gè)和開發(fā)語(yǔ)言無(wú)關(guān)的、通用的容器管理平臺(tái),它可以支持運(yùn)行云原生和傳統(tǒng)的容器化應(yīng)用。并且它覆蓋了微服務(wù)的Dev和Ops階段,結(jié)合Service Mesh,它可以為用戶提供完整端到端的微服務(wù)體驗(yàn)。
所以我認(rèn)為,未來(lái)的微服務(wù)架構(gòu)和技術(shù)棧可能是如下形式:
多云平臺(tái)為微服務(wù)提供了資源能力(計(jì)算、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)等),容器作為最小工作單元被Kubernetes調(diào)度和編排,Service Mesh管理微服務(wù)的服務(wù)通信,最后通過(guò)API Gateway向外暴露微服務(wù)的業(yè)務(wù)接口。
我相信未來(lái)隨著以Kubernetes和Service Mesh為標(biāo)準(zhǔn)的微服務(wù)框架的盛行,將大大降低微服務(wù)實(shí)施的成本,最終為微服務(wù)落地以及大規(guī)模使用提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)和保障。
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