Spring Cloud基于Spring Boot開發(fā)，提供一套完整的微服務(wù)解決方案，具體包括服務(wù)注冊與發(fā)現(xiàn)，配置中心，全鏈路監(jiān)控，API網(wǎng)關(guān)，熔斷器，遠程調(diào)用框架，工具客戶端等選項中立的開源組件，并且可以根據(jù)需求對部分組件進行擴展和替換。
Service Mesh，這里以Istio（目前Service Mesh具體落地實現(xiàn)的一種，且呼聲高）為例簡要說明其功能。 Istio 有助于降低這些部署的復雜性，并減輕開發(fā)團隊的壓力。它是一個完全開源的服務(wù)網(wǎng)格，可以透明地分層到現(xiàn)有的分布式應(yīng)用程序上。它也是一個平臺，包括允許它集成到任何日志記錄平臺、遙測或策略系統(tǒng)的 API。Istio的多樣化功能集使你能夠成功高效地運行分布式微服務(wù)架構(gòu)，并提供保護、連接和監(jiān)控微服務(wù)的統(tǒng)一方法。
從上面的簡單介紹中，我們可以看出為什么會存在要把Spring Cloud體系的應(yīng)用遷移到Service Mesh這樣的需求，總結(jié)下來，有四方面的原因：
功能重疊
來簡單看一下他們的功能對比：
| 功能列表 | Spring Cloud | Isito |
|---|---|---|
服務(wù)注冊與發(fā)現(xiàn) | 支持，基于Eureka，consul等組件，提供server，和Client管理 | 支持，基于XDS接口獲取服務(wù)信息，并依賴“虛擬服務(wù)路由表”實現(xiàn)服務(wù)發(fā)現(xiàn) |
鏈路監(jiān)控 | 支持，基于Zikpin或者Pinpoint或者Skywalking實現(xiàn) | 支持，基于sideCar代理模型，記錄網(wǎng)絡(luò)請求信息實現(xiàn) |
API網(wǎng)關(guān) | 支持，基于zuul或者spring-cloud-gateway實現(xiàn) | 支持，基于Ingress gateway以及egress實現(xiàn) |
熔斷器 | 支持，基于Hystrix實現(xiàn) | 支持，基于聲明配置文件，最終轉(zhuǎn)化成路由規(guī)則實現(xiàn) |
服務(wù)路由 | 支持，基于網(wǎng)關(guān)層實現(xiàn)路由轉(zhuǎn)發(fā) | 支持，基于iptables規(guī)則實現(xiàn) |
安全策略 | 支持，基于spring-security組件實現(xiàn)，包括認證，鑒權(quán)等，支持通信加密 | 支持，基于RBAC的權(quán)限模型，依賴Kubernetes實現(xiàn)，同時支持通信加密 |
配置中心 | 支持，springcloud-config組件實現(xiàn) | 不支持 |
性能監(jiān)控 | 支持，基于Spring cloud提供的監(jiān)控組件收集數(shù)據(jù)，對接第三方的監(jiān)控數(shù)據(jù)存儲 | 支持，基于SideCar代理，記錄服務(wù)調(diào)用性能數(shù)據(jù)，并通過metrics adapter，導入第三方數(shù)據(jù)監(jiān)控工具 |
日志收集 | 支持，提供client，對接第三方日志系統(tǒng)，例如ELK | 支持，基于SideCar代理，記錄日志信息，并通過log adapter，導入第三方日志系統(tǒng) |
工具客戶端集成 | 支持，提供消息，總線，部署管道，數(shù)據(jù)處理等多種工具客戶端SDK | 不支持 |
分布式事務(wù) | 支持，支持不同的分布式事務(wù)模式：JTA，TCC，SAGA等，并且提供實現(xiàn)的SDK框架 | 不支持 |
其他 | …… | …… |
從上面表格中可以看到，如果從功能層面考慮，Spring Cloud與Service Mesh在服務(wù)治理場景下，有相當大量的重疊功能，從這個層面而言，為Spring Cloud向Service Mesh遷移提供了一種潛在的可能性。
服務(wù)容器化
在行業(yè)當前環(huán)境下，還有一個趨勢，或者說是現(xiàn)狀。越來越多的應(yīng)用走在了通往應(yīng)用容器化的道路上，或者在未來，容器化會成為應(yīng)用部署的標準形態(tài)。而且無論哪種容器化運行環(huán)境，都天然支撐服務(wù)注冊發(fā)現(xiàn)這一基本要求，這就導致Spring Cloud體系應(yīng)用上容器的過程中，存在一定的功能重疊，有可能為后期的應(yīng)用運維帶來一定的影響，而Service Mesh恰恰需要依賴容器運行環(huán)境，同時彌補了容器環(huán)境所欠缺的內(nèi)容（后續(xù)會具體分析）。
術(shù)業(yè)有專攻
從軟件設(shè)計角度出發(fā)，我們一直在追求松耦合的架構(gòu)，也希望做到領(lǐng)域?qū)９?。例如業(yè)務(wù)開發(fā)人員希望我只要關(guān)心業(yè)務(wù)邏輯即可，不需要關(guān)心鏈路跟蹤，熔斷，服務(wù)注冊發(fā)現(xiàn)等支撐工具的服務(wù)；而平臺支撐開發(fā)人員，則希望我的代碼中不要包含任何業(yè)務(wù)相關(guān)的內(nèi)容。而Service Mesh的出現(xiàn)，讓這種情況成為可能。
語言壁壘
目前而言Spring Cloud雖然提供了對眾多協(xié)議的支持，但是受限于Java技術(shù)體系。這就要求應(yīng)用需要在同一種語言下進行開發(fā)（這不一定是壞事兒），在某種情況下，不一定適用于一些工作場景。而從微服務(wù)設(shè)計考慮，不應(yīng)該受限于某種語言，各個服務(wù)應(yīng)該能夠相互獨立，大家需要的是遵循通信規(guī)范即可。而Service Mesh恰好可以消除服務(wù)間的語言壁壘，同時實現(xiàn)服務(wù)治理的能力。
基于以上四點原因，當下環(huán)境，除了部分大多已經(jīng)提前走在了Service Mesh實踐的道路上互聯(lián)網(wǎng)大廠以外（例如螞蟻金服的SOFASTACK），也有大部分企業(yè)已經(jīng)開始接觸Service Mesh，并且嘗試把Spring Cloud構(gòu)建的應(yīng)用，遷移到Service Mesh中。
Spring Cloud向Service Mesh的遷移方案
Spring Cloud向Service Mesh遷移，從我們考慮而言大體分為七個步驟，如圖所示：
Spring Cloud架構(gòu)解析
Spring Cloud架構(gòu)解析的目的在于確定需要從當前的服務(wù)中去除與Service Mesh重疊的功能，為后續(xù)服務(wù)替換做準備。我們來看一個典型的Spring Cloud架構(gòu)體系，如圖所示：
從圖中我們可以簡要的分析出，一個基于Spring Cloud的微服務(wù)架構(gòu)，主要包括四部分內(nèi)容：服務(wù)網(wǎng)關(guān)，應(yīng)用服務(wù)，外圍支撐組件，服務(wù)管理控制臺。
服務(wù)網(wǎng)關(guān)
服務(wù)網(wǎng)關(guān)涵蓋的功能包括路由，鑒權(quán)，限流，熔斷，降級等對入站請求的統(tǒng)一攔截處理。具體可以進一步劃分為外部網(wǎng)關(guān)（面向互聯(lián)網(wǎng)）和內(nèi)部網(wǎng)關(guān)（面向服務(wù)內(nèi)部管理）。
應(yīng)用服務(wù)
應(yīng)用服務(wù)是企業(yè)業(yè)務(wù)核心。應(yīng)用服務(wù)內(nèi)部由三部分內(nèi)容構(gòu)成：業(yè)務(wù)邏輯實現(xiàn)，外部組件交互SDK集成，服務(wù)內(nèi)部運行監(jiān)控集成。
外圍支撐組件
外圍支撐組件，涵蓋了應(yīng)用服務(wù)依賴的工具，包括注冊中心，配置中心，消息中心，安全中心，日志中心等。
服務(wù)管理控制臺
服務(wù)管理控制臺面向服務(wù)運維或者運營人員，實現(xiàn)對應(yīng)用服務(wù)運行狀態(tài)的實時監(jiān)控，以及根據(jù)情況需要能夠動態(tài)玩成在線服務(wù)的管理和配置。
這里面哪些內(nèi)容是我們可以拿掉或者說基于Service Mesh（以Istio為例）能力去做的？分析下來，可以替換的組件包括網(wǎng)關(guān)（gateway或者Zuul，由Ingress gateway或者egress替換），熔斷器（hystrix，由SideCar替換），注冊中心（Eureka及Eureka client，由Polit，SideCar替換），負責均衡（Ribbon，由SideCar替換），鏈路跟蹤及其客戶端（Pinpoint及Pinpoint client，由SideCar及Mixer替換）。這是我們在Spring Cloud解析中需要完成的目標：即確定需要刪除或者替換的支撐模塊。
服務(wù)改造
服務(wù)單元改造的目的在于基于第一步的解析結(jié)果，完成依賴去除或者依賴替換。根據(jù)第一步的分析結(jié)果服務(wù)單元改造分為三步：
刪除組件，包括網(wǎng)關(guān)，熔斷器，注冊中心，負載均衡，鏈路跟蹤組件，同時刪除對應(yīng)client的SDK；
替換組件，采用httpClient 的SDK支持http協(xié)議的遠程調(diào)用（原來在Ribbon中），由原來基于注冊中心的調(diào)用，轉(zhuǎn)變成http直接調(diào)用；
配置信息變更，修改與刪除組件管理的配置信息以及必要的組件交互代碼（根據(jù)實際應(yīng)用情況操作）；
當然服務(wù)單元改造過程中，還會涉及到很多的細節(jié)問題，都需要根據(jù)應(yīng)用特點進行處理，這里不做深入分析。
服務(wù)容器化
服務(wù)容器化是目前應(yīng)用部署的趨勢所在。服務(wù)容器化本身有很多不同的方式，例如基于Jenkins的pipeline實現(xiàn)，基于docker-maven-plugin + dockerfile實現(xiàn)，當然還有很多不同的方式。這里以Spring Cloud一個demo服務(wù)通過docker-maven-plugin+dockerfile實現(xiàn)說明為例：
簡易的一個服務(wù)的Dockerfile如下所示：
重慶分公司
重慶分公司
ROM?openjdk:8-jre-alpine
ENV?TZ=Asia/Shanghai?\
?SPRING_OUTPUT_ANSI_ENABLED=ALWAYS?\
?JAVA_OPTS=""?\
?JHIPSTER_SLEEP=0
RUN?ln?-snf?/usr/share/zoneinfo/$TZ?/etc/localtime?&&?echo?$TZ?>?/etc/timezone
CMD?echo?"The?application?will?start?in?${JHIPSTER_SLEEP}s..."?&&?\
?sleep?${JHIPSTER_SLEEP}?&&?\
?java?${JAVA_OPTS}?-Djava.security.egd=file:/dev/./urandom?-jar?/app.jar
?#?java?${JAVA_OPTS}?-Djava.security.egd=environment:/dev/./urandom?-jar?/app.@project.packaging@
EXPOSE?8080
ADD?microservice-demo.jar?/app.jar
文件中定義了服務(wù)端口以及運行命令。
Maven-docker-plugin的插件配置如下所示：
?microservice-demo
?
??......
??
com.spotify
docker-maven-plugin
1.2.0
?
??build-image
??package
??
build
??
?
?
??tag-image
??package
??
tag
??
??
${project.build.finalName}:${project.version}
${docker.registry.name}/${project.build.finalName}:${project.version}
??
?
?
?${project.basedir}/src/main/docker
?${project.build.finalName}:${project.version}
?
??
/
${project.build.directory}
${project.build.finalName}.${project.packaging}
??
?
??
?
通過增加docker-maven-plugin，在執(zhí)行mvn package的時候可以加載Dockerfile，自動構(gòu)建服務(wù)的容器鏡像（需要說明的前提是本地安裝docker運行環(huán)境，或者通過環(huán)境變量在開發(fā)工具中配置Docker的遠程連接環(huán)境），從而完成服務(wù)容器化改造。
容器環(huán)境構(gòu)建
容器環(huán)境決定這Service Mesh的部署形態(tài)，這里不詳細描述容器環(huán)境的部署過程。感興趣的朋友，可以參考https://github.com/easzlab/kubeasz 開源項目，提供了Kubernetes基于ansible的自動化部署腳本。我們也建議選擇Kubernetes來構(gòu)建容器環(huán)境。這里說明容器環(huán)境構(gòu)建的考慮因素：
1. 集群部署方案
集群部署方案主要考慮多集群，跨數(shù)據(jù)中心，存儲選擇，網(wǎng)絡(luò)方案，集群內(nèi)部主機標簽劃分，集群內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)地址規(guī)劃等多方面因素。
2. 集群規(guī)模
集群規(guī)模主要考慮etcd集群大小，集群內(nèi)運行實例規(guī)模（用來配置ip范圍段），集群高可用節(jié)點規(guī)模等因素。
基于以上兩點來考慮容器化環(huán)境的部署方案，關(guān)鍵是合理規(guī)劃，避免資源浪費。
Service Mesh環(huán)境構(gòu)建
Service Mesh環(huán)境構(gòu)建依賴于容器環(huán)境構(gòu)建，主要考慮兩個方面，以Isito為例：
1. 部署插件
Istio部署插件需要根據(jù)需要的場景，考慮采用的插件完整性，例如prometheus，kiali，是否開啟TLS等，具體安裝選項可以參考https://preliminary.istio.io/zh/docs/reference/config/installation-options/。
2. 跨集群部署
依據(jù)容器環(huán)境考慮是否需要支持Isito的跨集群部署方案.
服務(wù)注入
服務(wù)注入用于將容器化的服務(wù)接入到Service Mesh的平臺中，目前主要有兩種方式。以Isito為例說明，主要包括自動注入和手動入住。選擇手動注入的目的在于可以根據(jù)企業(yè)內(nèi)部上線流程，對服務(wù)接入進行人為控制。而自動注入則能夠更加快捷，方便。到此實際上已經(jīng)完成服務(wù)遷移工作。
服務(wù)管理控制臺
由于Service Mesh目前而言，多是基于聲明式的配置文件，達到服務(wù)治理的效果，因此無法實時傳遞執(zhí)行結(jié)果。基于這種原因，需要一個獨立的Service Mesh的管理控制臺，一方面能夠查看各個服務(wù)的運行狀態(tài)以及策略執(zhí)行情況，另外一方面能夠支持服務(wù)運行過程中策略的動態(tài)配置管理。目前而言，可以在Isito安裝過程中選擇kiali作為一個控制臺實現(xiàn)，當然未來也會有大量的企業(yè)提供專門的服務(wù)。
通過以上七個步驟，能夠在一定程度上幫助企業(yè)應(yīng)用，從Spring Cloud遷移到Service Mesh上，但遷移過程中必然存在不斷踩坑的過程，需要根據(jù)應(yīng)用特點，事前做好評估規(guī)劃。
遷移優(yōu)缺點分析
Spring Cloud遷移到Service Mesh是不是百利而無一害呢？
首先，從容器化的環(huán)境出發(fā)，后續(xù)Knative，Kubernetes，Service Mesh必然會構(gòu)建出一套相對完整的容器化PaaS解決方案，從而完成容器化PaaS支撐平臺的構(gòu)建。Service Mesh將為容器運行態(tài)提供保駕護航的作用。
其次，就目前Service Mesh的落地實現(xiàn)而言，對于一些特定需求的監(jiān)測粒度有所欠缺，例如調(diào)用線程棧的監(jiān)測（當然，從網(wǎng)絡(luò)層考慮，或者不在Service Mesh的考慮范圍之內(nèi)），但是恰恰在很多服務(wù)治理場景的要求范圍之中。我們也需要針對這種情況，考慮實現(xiàn)方案。
最后，大家一直詬病的性能和安全問題。目前已經(jīng)有所加強，但是依然被吐槽。
整體而言，Spring Cloud是微服務(wù)實現(xiàn)服務(wù)治理平臺的現(xiàn)狀，而Service Mesh卻是未來，當然也不能完全取而代之，畢竟設(shè)計思路和側(cè)重點不同，是否遷移需要根據(jù)業(yè)務(wù)場景而定。
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