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Service Mesh 生态

在过去几年中，微服务成为了业界技术热点，大量的互联网公司都在使用微服务架构，也有很多传统企业开始实践互联网技术转型，基本上也是以微服务和容器为核心。伴随着这股微服务大潮，新一代的微服务开发技术 Service Mesh 也开始快速兴起。随着 Willian Morgan（Buoyant 公司 CEO）在 2017 年首次正式提出 Service Mesh 概念，不论是开源软件还是商业软件，在该领域都进行了大量投入，目前已形成不容忽视的庞大生态环境。

核心开源项目

Linkerd

Linkerd 技术最早由 Twitter 公司贡献，并由创业公司 Buoyant 主导开发和推广。作为最早期的 Service Mesh 技术提倡者，Linkerd 的发展可谓一波三折。Linkerd 经历了两个重要阶段，即早期的 Linkerd 和后期的 Linkerd2。

早期，Linkerd 是一个实现了服务网格设计的开源项目。其核心是一个透明代理，可以用它来实现专用的基础设施层以提供服务间的通信，进而为软件应用提供服务发现、路由、错误处理以及服务可见性等功能，而无需侵入应用内部本身的实现。

2017 年 Linkerd 加入 CNCF，对于 Service Mesh 技术是一个非常重要的历史事件，这代表社区对 Service Mesh 理念的认同和赞赏，Service Mesh也因此得到社区更大范围的关注。但是，随着 Istio 的出现和伴随名企光环的快速推进，Linkerd 的风光瞬间被盖过。2017 年 7 月 11 日，Linkerd 发布版本 1.1.1，宣布和 Istio 项目集成，希望借助 Istio 的势头重拾信心。但与 Istio 体系下的 Envoy 相比，Linkerd 基于 Scala 为主的技术栈，作为数据平面代理并无优势。

2018 年 9 月，Buoyant 启动了 Linkerd 2.0，对自家的控制面项目 Conduit 进行整合，并基于 Golang 对 Linkerd 进行了重写，这让项目焕然一新。Linkerd2 采用了数据平面+控制平面的设计，也摆脱了长期困扰 Linkerd 的数据平面性能问题，成为了 Istio 的有力竞争者。当然，项目方向的巨大调整也带来多方面阵痛，原本占得先机的 Linkerd 在转向 Linkerd2 后，稳定性和成熟度都有待验证。

Envoy

Envoy 最初由 Lyft 创建，是一款开源、高性能的边缘、中间与服务代理。Envoy 的进程外架构适用于任何应用程序、语言和运行时，非常适合用于 Service Mesh 数据平面；因此其也成为了 Istio 中最初 Sidecar 的官方标配。

在功能方面，Envoy 旨在实现服务与边缘代理功能，通过管理微服务之间的交互以确保应用程序性能。该项目提供的超时、速率限制、断路、负载均衡、重试、统计、日志记录以及分布式追踪等高级功能，可以帮助用户以高容错性和高可靠性的方式处理各类网络故障问题。Envoy 支持的协议与功能包括 HTTP/2、gRPC、MongoDB、Redis、Thrift、外部授权、全局速率限制以及一个富配置 API 等等。

在性能方面，Envoy 基于 C++ 实现，并采用了类Nginx的架构：多线程 + 非阻塞 + 异步IO（Libevent），虽然 Envoy 的设计者没有把极致性能作为目标，但作为数据平面代理的 Envoy 仍然能够保证较低的延迟和高并发处理能力，并不断在此方向做出优化，这也是 Envoy 在社区中保持较高呼声的重要原因之一。

Envoy 近几年的发展非常稳健，一方面继续收获独立客户，一方面伴随 Istio 一起成长。作为业界仅有的两个生产级 Service Mesh 实现之一，Envoy 于 2017 年 9 月加入 CNCF，成为 CNCF 的第二个 Service Mesh 项目，并于 2018 年 8 月毕业，成为 CNCF 第三个毕业项目。

Istio

Istio 作为本书的主角，2017 年 5 月 24 日由 IBM、Google 和 Lyft 联合宣布启动，项目发起方将 Istio 定位为一个连接、管理、监视和保护微服务的开放平台。

Istio 整体架构分为数据平面和控制面。数据平面默认由 Envoy 提供，被部署为 sidecar，传输和控制网格内所有服务之间的网络通信。但随着 xDS 协议向标准化方向的推进，越来越多的数据平面代理技术开始接入 Istio。控制面负责管理和配置代理，以及运行时执行的策略。最新的 1.5 版本中对控制面进行了较大的调整，将多个控制模块合而为一，旨为降低 Istio 架构长期被人诟病的复杂度和维护成本。

另一方面，根植于 Kubernetes 生态之上的 Istio 也在不断吸引优秀的项目融入其生态，比如使用 Kiali 或 Weave Scope 进行网格的可视化展示，使用 Prometheus 和 Grafana 为网格提供监控，使用 Zipkin 和 Jaeger 执行微服务之间的分布式跟踪，等等。

Istio 项目目前是 Service Mesh 领域最受瞩目的明星项目，有众多企业和开发者参与其中，项目本身仍处于高速发展阶段，建议企业用户在大规模实施前谨慎评估项目迭代可能带来的影响。

其他

除了以上较为广泛的项目，还有更多的开源项目参与到 Service Mesh 生态中，并向更多的细分领域进行深化。

Consul connect

2018 年 6 月 26 日，HashiCorp 发布了 HashiCorp Consul 1.2。这个版本主要新增了一个新的功能叫做 Connect, 它能够将现有的 Consul 集群自动转变为 Service Mesh 的解决方案。

Connect 通过自动 TLS 加密和基于鉴权的授权机制支持服务和服务之间的安全通信。它在设计开发时就贯注了易于使用的想法，可以仅仅通过一个配置参数打开，在服务注册时额外添加一行就可以使得任何现存的应用接受基于 Connect 的连接。证书更新是自动的，因此不会导致服务停机。对于所有必须的子系统，Connect 仅仅需要一个二进制文件就可以支持。凭借 Consul 的庞大用户群体，Consul connect 在发布后一直得到业界的广泛关注。

MOSN

2018 年 7 月，蚂蚁金服开源了云原生网络代理 MOSN。MOSN 是一个使用 Go 语言开发的数据平面代理，为服务提供多协议、模块化、智能化、安全的代理能力。MOSN 可以与任何支持 xDS API 的 Service Mesh 集成，亦可以作为独立的四、七层负载均衡，API Gateway、云原生 Ingress 等使用。

MOSN 项目已于 2019 年 8 月加入 CNCF Landscape，由于有着蚂蚁金服的实力加成，目前该项目社区比较活跃。

Kong kuma

2019年9月10日，Kong正式宣布开源旗下 Service Mesh 项目 Kuma。Kuma 定位是一个通用的服务网格，不同于市场上的大多数服务网格项目，它的设计初衷是在 Kubernetes 生态系统内部和外部都能工作，这包括虚拟机、容器、遗留环境以及 Kubernetes。除此之外，Kuma 引入 Envoy 作为数据平面代理，并引入自家的明星产品 Kong 作为 API 网关，该网关管理组织与部署现代微服务的各种方法之间的信息流。

商业化项目

除了蓬勃发展的开源生态，很多云厂商也在积极布局 Service Mesh。

AWS

AWS APP Mesh 是 AWS 在 re:Invent 2018 大会上发布的一款新服务，并在 2019 年 4 月发布了正式版。App Mesh 作为 AWS 原生服务网格，与 AWS 现有产品簇完全集成，包括：

  • 网络（AWS cloud map）
  • 计算（Amazon EC2 和 AWS Fargate）
  • 编排工具（AWS EKS，Amazon ECS 和 EC2 上客户管理的 Kubernetes）

AWS APP Mesh 旨在解决在 AWS 上运行的微服务的监控和控制问题，该服务将微服务之间的通信流程标准化，为用户提供了端到端的可视化界面，并且帮助用户应用实现高可用。App Mesh 使用开源的 Envoy 作为网络代理，这也使得它可以兼容一些开源的微服务监控工具。用户可以在 AWS ECS、EC2、EKS 或者 Fargate 上使用 App Mesh。鉴于 AWS 在公有云领域建立的先发优势，App Mesh 在商业化方面的市场占有量也保持领先。

Google

Google 作为 Istio 的主要发起方之一，在 Service Mesh 方面投入了大量资源。在 Google Cloud 上就有 GKE mesh、Google Cloud Service mesh 和 Google Traffic Director 等多种产品。

  • 2018 年底首先推出了 Istio on GKE，即“一键集成 Istio”，并提供遥测、日志、负载均衡、路由和 mTLS 安全能力。
  • 接着 Google 又推出 Google Cloud Service Mesh，这是 Istio 的完全托管版本，不仅仅提供 Istio 开源版本的完整特性，还集成了 Google Cloud 上的重要产品 Stackdriver 。
  • 2019 年 5 月，Google 推出 Traffic Director 测试版本，Traffic Director 是完全托管的服务网格流量控制平面，支持全局负载均衡，并且与 AWS Mesh 类似，适用于虚拟机和容器，提供混合云和多云支持、集中式健康检查和流量控制。

Google 在云原生领域进行了大量投入，尤其在开源生态，Google 始终主导着 Istio 发展，其中各种缘由使得该项目始终未进入 CNCF 基金会。但正是处于对 Kubernetes 以及相关生态的领先地位，使得 Google Cloud 在以容器为核心的云产品方面增速超过 AWS，而 Service Mesh 也正是其中的重要一环。

Microsoft

微软早在 2018 年 10 月发布 Service Fabric Mesh 预览版，但时至今日，仍然没有看到正式版本的推出，相关资料也比较缺乏。反倒是在 2019 年 5 月，微软在 KubeConf 上高调推出 SMI（Service Mesh Interface）。

SMI 是一个在 Kubernetes 上运行服务网格的规范，用于定义其通用标准并由各种供应商实现。作为一个通用的行业规范/标准，如果能让各家 Service Mesh 提供商都遵循这个标准，则有机会在具体的 Service Mesh 产品之上，抽象出一组通用的、可移植的 Service Mesh API，屏蔽掉上层应用/工具/生态系统对具体 Service Mesh 产品的实现细节，这使得 Kubernetes 用户可以以供应商无关的方式使用这些 API。通过这种方式，用户可以定义使用 Service Mesh 技术的应用程序，而无需紧密绑定到任何特定实现。

SMI 是一个开放项目，由微软、Linkerd、HashiCorp、Solo、Kinvolk 和 Weaveworks 联合启动，并得到了Aspen Mesh、Canonical、Docker、Pivotal、Rancher、Red Hat 和 VMware 的支持。

Red Hat

Red Hat 在云原生方面深耕多年，作为 Istio 项目的早期采用者和贡献者，希望将 Istio 正式成为 OpenShift 平台的一部分。

Red Hat 于 2018 年推出了 OpenShift Service Mesh 技术预览版，正是基于 Istio 实现，可以为 OCP 客户提供在其 OpenShift 集群上部署和使用 Istio 的能力。此外，Red Hat 还创建了一个名为 Maistra 的社区项目，为 Istio 集成了诸多开源项目，以降低 Istio 的使用成本。Red Hat 凭借在私有化交付市场中的高占有率，实施落地了众多 Service Mesh 案例。

Aspen Mesh

Aspen Mesh 来自大名鼎鼎的 F5 Networks 公司，基于 Istio 构建，定位企业级服务网格，口号是”Service Mesh Made Easy”。

Aspen Mesh 项目据说启动非常之早，2017 年 5 月 Istio 发布 0.1 版本不久之后就开始组建团队进行开发，但是一直以来都非常低调，外界了解到的信息不多。在 2018 年 9 月，Aspen Mesh 1.0 发布，基于 Istio 1.0 实现。用户可以在 Aspen Mesh 的官方网站上申请免费试用。

国内

除以上几个国际化云厂家之外，国内云厂商也在积极布局 Service Mesh。以蚂蚁金服、华为、阿里巴巴、腾讯、网易、新浪微博等公司为代表的国内互联网公司，以多种方式给出了符合自身特点的 Service Mesh 产品，思路和打法各有不同。

  • 蚂蚁金服：蚂蚁金服将 Service Mesh 作为其云上产品金融分布式架构 SOFAStack 中的一部分，基于 Istio 构建的 Service Mesh 的控制平面，并积极贡献 Istio 社区，基于 MOSN 提供数据平面服务，在兼容 xDS 标准的基础上，对控制平面进行了部分优化和增强。
  • 腾讯云 TSF：基于 Istio 实现了商业化 Service Mesh 服务，并通过一套框架将 Spring Cloud 和 Service Mesh 服务进行了融合，以便于用户平滑过渡到 Service Mesh 方案。
  • 华为云 CSE：基于 Golang 自研 Service Mesh 服务框架，并以私有项目 Mesher 作为数据平面代理，为用户提供了开箱即用的服务体验。
  • 网易轻舟微服务：基于 Istio 实现了商业化 Service Mesh 服务，通过自研 API-plane 组件对 Istio API 进行了封装，从而实现轻舟商业化版本与 Istio 开源版本的融合，目前已在网易严选、网易传媒等场景落地使用。
  • 新浪微博 WeiboMesh：微博内部跨语言服务化解决方案，目前已经在微博多条业务线上得到广泛使用，包括热搜、话题等核心项目。

小结

Service Mesh 作为一种新兴技术，仍处于生命周期的初级阶段。目前已经有很多优秀的项目和产品加入了 Service Mesh 生态，同时有更多的企业和个人都正在实践自己的服务网格。这表明 Service Mesh 是有价值的，并且应该探索不同的实现方式，才可以不断完善壮大。同时，伴随着更多实际的案例落地，Service Mesh 相关技术终会趋于成熟，走入大众的视野。

参考