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服务网格的概述和工具选择

| 作者 Twain Taylor 关注 0 他的粉丝 ,译者 方彦 关注 0 他的粉丝 发布于 2018年7月27日. 估计阅读时间: 7 分钟 | QCon上海2018 关注大数据平台技术选型、搭建、系统迁移和优化的经验。

要使一个应用的功能运用到最佳,它的应用堆栈的每个部分都需要进行优化和更新(modernized)。容器和容器编组(container orchestration)工具等都在堆栈的基础结构层使用了这种更新技术。应用程序在构建和分布式部署后,代码部署的方式也会发生变化。微服务架构在软件的交付上引入了这种去中心化的方法。
不过,在基础架构层和代码之间,需要无缝工作的是网络层。现在的容器化应用中,人们更多地聚焦在代码的基础架构,打包和发布上,而不像传统的那样聚焦在网络。
随着服务网格的出现,这种方式也发生了变化。

“Containerized app development focuses on infrastructure and code but not as much on networking.”*
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什么是服务网格?

网络通信以前是很简单的。网络中继客户机和服务器之间的消息。我们可以很容易地跟踪到路由消息及在网络中的触点,也可以很容易地调试延迟问题或错误,这些使用简单的监控工具如Nagios就可以做到。
在一个容器化的应用中,多个松耦合的微服务组成一个应用。每一个微服务由多个容器或Kubernetes系统中的pods组成。每个请求会涉及到多个服务,而且每个服务都是动态的。在系统发生改变和发布时,容器会自动进行创建和销毁。

这些服务之间仍需要无缝的通信,这正是服务网络的任务。

服务网格是服务间的通信层,它负责处理微服务间的横向通路。微服务中,服务网格很重要,因为在分布式应用中,应用之间的通信的复杂度远远超过独立软件之间的通信。

虽然复杂,不过微服务架构在性能、每个服务的控制、系统适应变化的能力以及网络间的可视化等方面有很大的优势。也因此,我们可以接受复杂系统所引入的管理工作。

服务网格简化了微服务间的网络管理工作。

服务网格的角色定义

服务网格最根本的职责是执行网络的核心任务,比如负载均衡和服务发现。另外,服务网格还引入了先进的方法,比如熔断机制、错误诱导(failure-inducing),来提供云原生应用程序所需要的网络性能。在一个复杂的微服务系统中,发生错误很常见,但重要的是网络需要具备可以重新路由、重试、主动失效和报告这些错误的能力。

服务网格的负载均衡

在云原生应用程序中,负载均衡是动态调整的,各个变化的部分会引起不同的性能。服务网格中的负载均衡器在发送请求到各独立的实例前,需要考虑到它们不同的状况。针对状况不佳的实例,负载均衡器可以阻止或路由其网络流量,避免紧急事件的发生并提供更可靠的服务。

负载均衡器可以主动调整服务网格的各个部件,检查它们的健康状况,也可以主动响应失败的请求,并根据性能关闭实例的流量。

除了这些,服务网络的负载均衡算法,会根据网络状况进行流量路由。过去,路由算法比较简单,如轮询调度算法和随机路由算法。在服务网格中,均衡负载算法还考虑了后端实例的延迟和可变负载。

服务网格中的服务发现

服务发现是定义新实例的过程,如实例创建以及从网络中删除时保留记录。这个记录对于功能间的负载均衡很重要,请求需要由状态良好且可用的实例来进行处理。

在一个动态的多服务应用中,服务发现是自动运行的。针对每个事件,它都有负责启动和停止系统报告的工具。在Kubernetes系统中,ReplicationController负责实例的整个生命周期。

搭档代理(Sidecar proxy)

通常,负载均衡器处于客户机和服务器之间,但现在,先进的服务网格是在客户端附加了一个搭档代理(side-car proxy)。这样,不仅可以确保每个客户机能平等的访问负载均衡器,还能避免单点失效(传统负载均衡器的最大缺陷)。

搭档代理成为分布式系统中实现服务网格的首选方案。

服务网格的监控

可视化对于云原生应用的网络管理很关键。它可以把和网络性能相关的数据,如延迟、带宽和运行时间等组合起来,并在栈的每一层都进行监测,包括hosts、 containers、 pods和 clusters,也提供了事件的详细日志信息来帮助我们进行问题解决。

分布式的跟踪是可视化的重要方面。它给每个通过网络的请求都会分配一个ID,并显示每个请求在网络中的路径。这样,我们可以知道网络中那个部分或那个实例速度慢或是没有响应,从而采取相应的方法去解决这些问题。

随着微服务应用复杂度的增加,我们越来越难重现一个实例的错误。我们需要有力的监控工具来了解请求的路径,识别问题产生的区域(不止一个)。

服务网格工具

服务网格最重要的两个工具分别是Linkerd和Istio。Linkerd是把服务网格方法带入网络的第一个工具,在生产环境中得到了广泛的应用。Istio在随后的一年发布,目前在分布式网络中增加了额外的管理层。

Istio把其它的服务网格工具看作数据平面,而自身为数据平面和控制平面的结合。Istio使用另一个和Linkerd类似的流行工具Envoy作为它的数据平面。这些工具之间兼容性很多,Istio也把Linkerd作为自己的数据平面。Istio带来的是先进的拟合策略(policy-based)管理和抽象层,抽象层可以给网络化带来更有力的分布式方法。

Buoyant公司最近发布了面向Kubernetes的Conduit。相对于功能大而全的Linderd,Conduit采用一种不同的路由,提供更简单的轻量级方案。理想情况下,对于组织而言,这意味着在Kubernetes上,它就是一切,从而需要一种能快速启动和方便管理的方法。

安全是网络的关键。Project Calico是使用拟合策略安全技术的一个工具。和以前只依赖于作用在整个应用外围的防火墙的单层软件不一样,Calio的策略是为微服务应用的每个服务建立防火墙。这样,可以使服务和其它服务进行隔离,进行细小颗粒度的管理控制,从而加强我们的安全策略。在这样的设计中,假如一个服务出现问题,另外的服务不会受到影响。

从单个软件过渡到微服务模式,我们怎样管理应用网络至关重要。服务网格比传统网络模型相比,是更好的解决方案,也是在更先进的云原生应用中的一个基础。

“An Overview of the Service Mesh and Its Tooling Options” via @twaintaylor
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感谢张婵对本文的审校。

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