微服务和服务网格有什么区别,Istio告诉你

当组织将应用程序分解为多个较小的服务组件时,即称为微服务。与传统的单体应用方式相比,微服务架构将每个微服务视为独立的实体/模块,从根本上有助于简化其代码和相关基础架构的维护。应用程序的每个微服务还可以使用不同的技术编写,还可以独立地部署,优化和管理。

尽管从理论上讲,微服务架构特别有利于复杂的大型应用程序的构建,但是,它也被广泛用于小型应用程序的构建(例如,简单的购物车),还能够满足进一步扩展的需求。

微服务架构的好处

  • 可以通过不同的技术栈来开发和部署应用程序中的各个微服务。
  • 每个微服务都可以独立优化,部署或扩展。
  • 更好的故障处理和错误检测。

微服务架构的组件

在微服务架构上运行的现代云原生应用程序依赖于以下关键组件:

  • 容器化(类似Docker的平台)-通过将服务分成多个进程来进行有效的管理和部署。
  • 编排(类似Kubernetes之类的平台)-用于配置,分配和管理服务的可用系统资源。
  • 服务网格(类似Istio的平台)-通过服务代理网格进行服务间通信,以连接,管理和保护微服务。

以上三个是微服务架构中最重要的组件,这些组件允许云原生中的应用程序在负载下扩展,甚至在故障期间也能执行。

微服务架构的复杂性

大型应用程序分解为多个微服务时,每个微服务可能使用不同的技术栈(开发语言,数据库等),需要把这些环境来形成一个复杂的体系结构进行管理。尽管Docker容器化通过将每个微服务划分为在单独的容器中运行,来帮助管理和部署单个微服务,但是由于必须处理整体系统运行状况,容错和多个故障点,因此服务间通信仍然非常复杂。

让我们通过购物车如何在微服务架构上工作来了解这一点。这里的微服务有库存服务,支付网关服务,基于客户访问历史的产品建议算法服务等。尽管所有这些服务在理论上都保持为独立的微型模块,但它们确实需要彼此交互。

所以, 服务到服务的通信才使微服务成为可能。

为什么我们需要服务网格?

既然你知道了微服务体系结构中服务到服务通信的重要性,那么很明显,通信通道需要保持无故障,安全,高可用性和健壮性。而这恰恰是服务网格作为基础结构组件出现的地方,它通过实现多个服务代理来确保受控的服务到服务通信。服务网格负责不同服务之间的通信,而不是添加新功能。

在服务网格中,与单个服务一起部署的代理可以实现服务之间的通信,这被广泛称为Sidecar模式。Sidecar(代理)被设计为处理服务间通信的任何功能,例如负载均衡,断路器,服务发现等。

通过服务网格,你可以:

  • 维护,配置和保护应用程序中所有或选定的微服务之间的通信。
  • 在微服务中配置和执行网络功能,例如网络弹性,负载均衡,网络中断,服务发现等。
  • 网络功能与业务逻辑相分离,耦合性低。因此,开发人员可以专注于应用程序的业务逻辑,而与网络通信相关的所有或大部分工作都由服务网格来处理。
  • 由于服务到服务的代理通信使用的是诸如HTTP1.x / 2.x,gRPC等标准协议,因此开发人员可以使用任何技术来开发单个服务。

服务网格架构的组件

微服务的业务逻辑

业务逻辑包含微服务的核心应用程序逻辑和基础代码,以及服务到服务的集成逻辑。由于微服务架构的优势,因此可以在任何平台上编写业务逻辑,并且业务逻辑完全独立于其他服务。

基本网络功能

这包括微服务使用基本网络功能来发起请求并与服务网格代理连接。尽管微服务中的主要网络功能是通过服务网格来处理的,但是给定的服务必须包含基本网络功能才能与Sidecar代理连接。

应用网络功能

与基本网络功能不同,此组件是通过服务代理维护和管理网络的关键功能,包括网络中断,负载均衡,服务发现等。

服务网格控制平面

所有服务网格代理,都由控制平面集中管理和控制。通过控制平面,你可以指定身份验证策略,度量标准生成策略,并在整个网格中配置服务代理。

使用Istio实施服务网格

尽管有其他几种服务网格,但最受欢迎的是Istio。我们将使用Istio探索云原生应用程序的Service Mesh架构。

如以上各节所述,在微服务体系结构中, Istio通过形成基础结构层来实现此目的,以连接,保护和控制分布式服务之间的通信。Istio 在每个服务旁边部署一个 Istio代理(称为Istio sidecar),而该服务本身的代码更改几乎很少或没有。所有服务间流量都定向到Istio代理,该代理使用策略控制服务间通信,同时实施部署,故障注入和断路器的基本策略。

Istio的核心能力

  • 通过身份验证和授权来保护服务间通信。
  • 支持访问控制,资源配额和资源分配的策略层。
  • 支持HTTP,gRPC,WebSocket和TCP通信的负载均衡。
  • 集群内所有流量的度量,日志和跟踪,包括集群的入口和出口。
  • 通过故障转移,故障注入和路由规则,来配置和控制服务间通信。

Istio不依赖与任何平台,这意味着它可以在多种环境中运行,包括云,本地,Kubernetes等。Istio当前支持:

  • Kubernetes上的服务部署
  • 在 Consul注册的服务
  • 在单个虚拟机上运行的服务

核心Istio组件

核心Istio组件(图像源-istio.io)

Istio服务网格由数据平面控制平面组成。

  • 数据平面由多个服务代理(通过 Envoy)组成,而微服务之间Sidecar的通信是通过 策略控制和遥测收集 (通过 Mixer )实现。
  • 控制平面通过PilotCitadelGalley 管理和配置Sidecar代理之间的通信。Citadel 用于密钥和证书管理。Pilot 将授权策略和安全命名信息分发给代理 — 主要用于服务发现和服务配置(服务访问规则维护),Pilot中的adapter机制可以适配各种服务发现组件(Eureka、Consul、Kubenetes),最好的是Kubernetes。Galley 验证规则(Pilot、Mixer、Citadel配置的规则)。

控制平面主要是对数据平面组件的管理和维护,因此形成了Istio Service Mesh最重要的层。


在本文中,我们了解了服务网格对于微服务体系结构至关重要,以及Istio如何解决服务间的通信。

译文链接: https://dzone.com/articles/explaining-microservices-and-service-mesh-with-ist

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