服务网格将成为未来容器扩展方式的八大理由

Lori Mac Vittie杰出工程师兼首席技术布道师 | F5

微服务有助于加快开发速度，但这类架构的复杂性在于微服务所依赖的服务间通信。

目前至少有三种不同的架构方案可用于扩展容器化微服务。与所有扩展方案一样，每种方案都基于代理式负载均衡器，也都面临各自的挑战。其中一些挑战源于一个简单的事实：容器环境内的扩展通常依赖IP表，而IP表对传统网络层（即IP和TCP）之上的协议支持有限。

所有这些代理都提供相同的核心功能：对分布在容器环境中的服务进行扩展。值得注意的是，服务是临时性构造。除了定义这些服务的资源（配置）文件外，它们实际上并不存在。对于基于IP表的扩展解决方案而言，问题在于这些服务属于第7层（HTTP）构造，通常充当单个API调用的“后端”，而不是整个应用的后端。

从客户端来看，我们所熟知的应用可能呈现为一个统一的整体。实际上，应用由许多不同且分布式的微服务组成。其中一些服务完全供内部使用，旨在由其他服务调用。这意味着容器化环境中存在大量服务间通信。

在这些环境中，所有通信都是基于HTTP/HTTP2的API，因此需要L7（HTTP）路由。此外，还需要一致的安全策略、身份验证和策略执行。基于IP表的方法无法实现这些要求。

一如既往，开源技术为解决问题提供了助力。多个开源服务网格应运而生，以应对这些挑战。与许多开源项目一样，这些服务网格（例如Istio）正通过Aspen Mesh等项目扩展功能并获得支持，从而提供企业级解决方案。

这些扩展工作重点解决组织在容器中部署微服务时面临的八项挑战。

以下是这八项挑战，以及服务网格如何应对这些挑战：

1. 构建：对于这一挑战，服务网格能发挥的作用有限，主要是将策略与CI/CD工具链集成，并确保采用声明式配置模型，以便将服务网格作为基础设施即代码来管理。
2. 测试与集成：服务网格可确保开发、测试和生产等环境采用一致的策略，从而在这方面提供帮助。一些组织希望彻底取消分阶段部署。这种方法过去行之有效，但也会阻碍部署流程，导致延迟增加。这些组织正在寻求一种将服务直接部署到生产环境的方法，并利用流量导向和回滚机制来应对故障。
3. 版本管理：服务网格可充当基础API网关，根据API版本等变量路由流量，甚至可以转换版本，为API版本过渡提供支持。客户端升级并非总能强制执行，尤其是面向消费者的应用，因此会收到针对多个版本的请求。服务网格可将旧版API的请求转换为最新版，从而帮助降低维护同一API多个版本的成本和负担。
4. 部署：服务网格能够顺畅处理HTTP，因此非常适合支持蓝绿部署、金丝雀测试和流量导向。
5. 日志记录：分布式日志记录始终是一个难题，而在实例存续时间差异很大的环境中，这一问题更为棘手。服务网格提供了一个通用的集中式位置来实施日志记录，并支持请求跟踪等功能。
6. 监控：监控是实现规模化的核心。虽然应用可以实现某些功能（重试、熔断等）来应对不可避免的服务故障，但这会给应用带来本不应由其承担的负担。服务网格负责处理服务间通信，并提供统一的监控位置。目标是在生产环境中重点关注平均检测时间（MTTD）和平均修复时间（MTTR），因为生产环境的运行十分复杂，故障不可避免。
7. 调试：系统越复杂，调试难度就越大。服务网格可以协助进行根本原因分析，利用分析和遥测功能提供统计信息和故障前通知，并隔离容器而不是将其终止，以便进行全面检查。当故障由缓慢的内存泄漏引起时，这尤其有用。
8. 网络：网络对容器仍然至关重要，在复杂环境中可能尤为如此。要将服务与网络抽象分离，就会涉及许多不宜在每项服务中逐一实现的功能，例如服务发现、SSL和证书管理、断路器、重试、运行状况监控等。微服务的目标是“本地编码，小规模编码”。如果还需要加入网络相关功能，微服务就会变得臃肿，并产生额外的架构和技术债务。服务网格可承接这些功能，提供所需的可扩展性和安全性，同时避免拖慢开发进度。

服务网格是一项令人振奋的技术演进，它将云和容器的现代化理念与成熟可靠的规模化基础相结合。随着容器在2018年继续得到更广泛的采用，以及企业对规模化能力和支持的需求不断增长，服务网格有望获得更多关注。

关于作者

Lori Mac Vittie杰出工程师兼首席技术布道师 | F5

Lori MacVittie是F5首席技术官办公室的杰出工程师兼首席技术布道师，在应用交付、自动化战略和基础设施领域拥有深厚的专业知识。无论是为AI智能体定义防护机制、剖析脆弱的多云架构，还是探索可扩展系统的极限，她都善于化繁为简。她在应用开发、IT架构以及网络和系统运维领域拥有30多年的行业经验。加入F5之前，她曾担任技术编辑，并因出色表现获得奖项。 MacVittie拥有计算机科学硕士学位，著述颇丰，出版作品涵盖安全、云和企业架构领域。她还热衷于桌面游戏和电子游戏，并且对奶酪有着毫不掩饰的鲜明见解。

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