在 k8s 上部署高可用的 service mesh 监控 pctang@caicloud.io 唐鹏程 才云科技TOC Solving issues in a new way Monitoring your service mesh Old-school monitoringPrometheus + Kubernetes ● A time series based monitoring

在讨论什么？ • 解决如何微服务的问题 • 解决微服务化后带来的问题 温饱问题 • 计算资源的快速分配 • 基本的监控 • 快速部署 • 易于分配的存储 • 易于访问的外围（负载均衡） • 服务注册和发现 致富问题 • 认证和授权 • 智能路由 • 流量管理 • 服务降级 • … • 微服务拆分原则 • 业务API设计 • 数据一致性保证 • 可扩展性考虑 • 简单路由功能 统一日志中心 Fluentd & ES 统一监控中心 Prometheus 统一配置管理 Configmap、Secret 负载均衡 简单负载均衡，基于Iptables Roundrobin 流量控制 简单根据服务实例进行控制云平台微服务演进之基于API网关的微服务方案 API网关功能增强 • 安全认证 • 流量控制 • 审计日志 • 黑白名单 • …K8S集群 云平台微服务演进之基于Spring Zuul Nginx Eureka Server Service 1 Service 2 Ribbon 注册 业务服务 配置中心 启动获取 Monitor Turbine K8S流量 SC流量 同集群调用微服务 Spring Cloud管理平台基于Kubernetes的Spring Cloud实现 Devops: Experience Auto Scaling & Self

RR、权重、一致性 Hash 等 √ 流量复制：不提供 × 故障转移：继承 Nginx 的 Failover 机制 √ 安全 访问控制：主要依靠中间件 × 中间件 治理控制 熔断降级：主要依靠中间件 中间件 限流：速率限制 √ 中间件 资源隔离：主要依靠中间件 中间件 故障注入：不提供 × 超时控制、重试、重写、重定向等：继承 Nginx 的 timeout 机制 √ 监控/故障诊断 链路追踪：主要依靠中间件 链路追踪：主要依靠中间件 APM APM 性能监控：主要依靠中间件 APM APM 遥感数据：主要依靠中间件 APM APM 访问日志：主要依靠日志平台 日志平台 日志平台6/24 Service Mesh 为严选带来了哪些架构收益 • 历史包袱：现有的服务在不改造的情况下引入了服务治理能力 • 大大降低了中间件的研发投入和演进成本，也降低了业务和中间件的耦合成本 • 基础架构与业务架构可以独立演进 基础架构与业务架构可以独立演进 • 为多语言栈提供了服务治理能力7/24 持续演进的诉求 • 提供高质量的服务治理能力 • 增强流量管理能力 • 将更多治理特性（如限流、熔断、故障注入）与业务架构解耦 • 支持更多的协议 • 增强控制面 • 配合业务容器化上云及混合云架构8/24 行业技术演进 - 通用型 Service Mesh 出现 2017年1月23日 加入 CNCF 2017年4月25日 1

业务诉求 • 运维成本  突发流量应用 | 机房 生命周期 • 运维效率  大规模下基础设施稳定性 • 业务 Mesh 化  精细化流量控制  基础组件升级 • 业务可复制  业务敏捷  SaaS 面向站点级别输出7/20 PaaS 能力 • 面向多租户多环境； • 基础资源管控； • 应用发布运维体系； • 业务实时监控，日志收集； • 机房级和地域级容灾能力; 容器镜像管理 批次发布 原生资源管理 Pod伸缩管理 集群伸缩管理 变更管控 配额管理 运维原子操作 精细化调度 接入层流程调拨 应用层流量调拨 跨集群状态 分发/汇聚 数据层流量调拨 压测/灰度 流量管理 单元化 元数据管理 弹性流量管理 跨集群发布策略 多集群管理 跨集群网络 跨集群镜像管理 蓝绿发布 灰度分组发布 中间件变配 （DRM/Scheduler/Message） 发布运维体系 发布运维 • 基础运维能力下沉；  原地升级，分组驱动；  流量控制； • 多应用有序发布； • 应用 ReleasePipeline 管理；  应用依赖项顺序；  发布顺序；  Beta 发布  分组发布； • 变更管控能力；发布流程 无损发布流程控制； 内部流量： RPC 外部流量： SLB（ALB） DNS 发布运维体系 InPlaceSet Controller

Service Mesh vs 南北流量（内外） API Gateway vs Service Mesh A infrastructure to decouple the application network from your service code Exposes your services as managed APIs 概念 流量 东西流量（内部） 通信协议 路由 鉴权 Gateway APP2 Logic Logic 微服务网关架构（2013-2016) LB spanner 特点： • 微服务网关 • 蚂蚁金服 RPC 协议 • 安全\鉴权\监控 • Netty 异步化 • 私有协议 MMTP 缺点： • API 网关变更风险 • 业务分级隔离需求 • 大促容量规划问题 HTTP/MMTP sofarpc10/21 去中心化网关架构（2016-2018) 业务之间互不干扰 • NodeJS 版 缺点： • 接入困难（几十个 jar 依赖） • Jar 包冲突 • 升级困难 • 版本离散 • NodeJS 版本维护成本高 30+系统、70-80%流量11/21 Mesh 化网关架构（2018-2019) APP Mesh 化网关架构 LB spanner APP1 Logic Logic Route MOSN APP2 Logic

年参与集团全面上云项目 并经历了整体架构的云原生升级 演进，稳定支撑双11峰值流量分享内容 • 阿里全站上云 • 神龙 (what & why) • 规模化集群运维实践 • 未来工作云原生全景图阿里全站上云 • 2018年底：阿里经济体全面上云 • 2019上云第一仗：基础设施上云 • 双11顺利通过峰值流量考验神龙 X-Dragon • 全称：弹性裸金属服务器（神龙） • 阿里造“神龙”神龙 Overlay网络 集团机房 云上机房 基础设施 IDC 系统 基础运维 天基系统 CMDB 安全审计 单机监控 ASI 平台 kubelet/Pouch CI/CD k8s extended Service Mesh 安全容器 运维管控 在离线混部 额度管控 监控体系 多租隔离 上层业务 集 团 业 务运维挑战 • 规模大 • 集群规模大 (数十个集群)，节点数量多 (数十万节点) 装机模板、OS版本、内核版本多；内核补丁、参数不同；其他如网卡中断打散 • 稳定性要求高 • 性能、宕机、夯机、抖动系统架构 • 基础监控 • 秒级、分钟级监控 • 内核性能指标采集 • 监控大盘 • 在线率 • 宕机率 • 抖动率 • 基线系统 • 基础环境一致性故障自愈 (1-5-10) • 监控、故障发现 (1-5) • 本地检测 (walle, NPD) + 外部系统 (IDC、aliyun) •

为什么需要Service Mesh? 多语言、多协议 图片来源：https://www.redhat.com/en/topics/microservices/what-is-a-service-mesh 流量控制、监控8/39 金融级网络安全 Part 1： 为什么需要Service Mesh? 身份标识/访问控制 Service （client） Sidecar Sidecar Service 控制平面 Galley Citadel Inspector Pilot 双模微服务 = 传统微服务 + Service Mesh 双剑合璧 服务路由 服务限流 服务拓扑 实时监控 ........ Pod Dubbo 应用 SOFAMosn VM SOFA 应用 SOFAMosn VM Dubbo 应用 Pod SOFA 应用 SOFA SOFARegistry：https://github.com/sofastack/sofa-registry21/39 Part 3： 蚂蚁金服的产品实践 流量劫持22/39 Part 3： 蚂蚁金服的产品实践 流量劫持 • 有效支撑了一天万亿级调用量 • iptables 的问题 • 在规则配置较多时，性能下滑严重 • 管控性和可观测性不好23/39 Part

控制面 社区产品 蚂蚁产品6 二、为什么我们要 Service Mesh 为什么要 Service Mesh为什么要 Service Mesh-现状 5.客户端中间件版本的统一 9% 3.流量调度的诉求 18% 4.框架不断升级 14% 2.机器资源逐年增加 27% 1.业务和框架耦合 32%8 因为我们要解决在 SOA 下面，没有解决但亟待解决的： 基础架构和业务研发的 envoy？不现实，自有协议+历史负担。 SDK/透明劫持：运维和可监控性不好，性能不高，风险不太可控。12 方案落地-目标架构 MOSN APP Pod MOSN APP Pod 服务发现 More Sidecar More Sidecar Pilot MQ Kubernetes Sidecar Operator 产品层 运维能力 监控能力 流量调控 安全能力 扩展能力 HTTP/RPC13 Feature 如何升级？ 正常运行中18 方案落地-升级策略-无感升级 MOSN V1 APP MOSN V1 APP MOSN V2 APP MOSN V2 新增新容器 销毁老容器 流量无损 正常运行中19 我们的方案-升级策略-无感升级-MOSN MOSN New MOSN 通知平滑升级 迁移监听套接字 解析Mosn配置 启动控制面服务 通知启动完成 关闭控制面服务

务网格越来越难以理解和管理。 • 它的需求包括服务发现、负载均衡、故障恢复、指标收集和监控以 及通常更加复杂的运维需求，例如 A/B 测试、金丝雀发布、限流、 访问控制和端到端认证等。什么是 Istio • Istio 提供一种简单的方式来为已部署的服务建立网络，该网络具有 负载均衡、服务间认证、监控等功能，而不需要对服务的代码做任 何改动。 • 想要让服务支持 Istio，只需要在您的环境中部署一个特殊的 所有网络通信。Istio 的特点 • HTTP、gRPC、WebSocket 和 TCP 流量的自动负载均衡。 • 通过丰富的路由规则、重试、故障转移和故障注入，可以对流量行 为进行细粒度控制。 • 可插入的策略层和配置 API，支持访问控制、速率限制和配额。 • 对出入集群入口和出口中所有流量的自动度量指标、日志记录和跟 踪。 • 通过强大的基于身份的验证和授权，在集群中实现安全的服务间通

Redis传输协议 / 复用Redis客户端 • 服务发布Proxy / 并行调用Proxy 服务治理 • 服务治理平台、配置中心 • 监控、日志、分布式跟踪 • 异步调用、压测7/24 流量代理机制 PHP服务发布入流量代理 PHP并行调用出流量代理 16年起开始使用流量代理机制解决跨语言服务治理问题8/24 分享主题：字号 分享嘉宾 发布服务数 2000+ 注册实例数 2万+ 全天调用量 关键收益均由数据平面产生 非完善的控制平面功能 技术体系内不引入Go语言 最成熟的服务端语言为Java 使用Java开发 数据平面Agent14/24 整体架构 数据平面 • 现有协议的流量转发 • Agent平滑升级机制 控制平面 • 轻量的Pilot Proxy • 向Istio的标准协议靠拢 重点目标 长期规划15/24 数据平面实践细节 • 部署方式 • 升级方式 并且还在进一步推进 业务接入方式 • 研发人员：升级SDK版本 • SRE：发布系统配置发布项 sidecar模式部署17/24 数据平面升级方式 – 平滑升级机制 平滑要求 • 业务进程不重启 • 流量保持不变 方案选择 • FD迁移 vs 哨兵集群 原理 • sendmsg / recvmsg接口发送FD • 步骤：listener、存量连接、存量数据 Java实现 • 借助JNI与Netty