ServiceMesh(服務網格) 概念在社群裡頭非常火，有人提出 2018 年是 ServiceMesh 年，還有人提出 ServiceMesh 是下一代的微服務架構基礎。

那麼到底什麼是 ServiceMesh？它的誕生是為了解決什麼問題？企業是否適合引入 ServiceMesh？

微服務架構的核心技術問題

在業務規模化和研發效能提升等因素的驅動下，從單塊應用向微服務架構的轉型 (如下圖所示)，已經成為很多企業 (尤其是網際網路企業) 數字化轉型的趨勢。

在微服務模式下，企業內部服務少則幾個到幾十個，多則上百個，每個服務一般都以叢集方式部署，這時自然產生兩個問題 (如下圖所示)：

一、服務發現： 服務的消費方 (Consumer) 如何發現服務的提供方 (Provider)？

二、負載均衡： 服務的消費方如何以某種負載均衡策略訪問叢集中的服務提供方例項？

作為架構師，如果你理解了這兩個問題，也就理解了微服務架構在技術上最核心問題。

三種服務發現模式

服務發現和負載均衡並不是新問題，業界其實已經探索和總結出一些常用的模式，這些模式的核心其實是代理 (Proxy，如下圖所以)，以及代理在架構中所處的位置。

在服務消費方和服務提供方之間增加一層代理，由代理負責服務發現和負載均衡功能，消費方通過代理間接訪問目標服務。根據代理在架構上所處的位置不同，當前業界主要有三種不同的服務發現模式：

模式一：傳統集中式代理

這是最簡單和傳統做法，在服務消費者和生產者之間，代理作為獨立一層集中部署，由獨立團隊 (一般是運維或框架) 負責治理和運維。常用的集中式代理有硬體負載均衡器 (如 F5)，或者軟體負載均衡器 (如 Nginx)，F5(4 層負載)+Nginx(7 層負載) 這種軟硬結合兩層代理也是業內常見做法，兼顧配置的靈活性 (Nginx 比 F5 易於配置)。

這種方式通常在 DNS 域名伺服器的配合下實現服務發現，服務註冊 (建立服務域名和 IP 地址之間的對映關係) 一般由運維人員在代理上手工配置，服務消費方僅依賴服務域名，這個域名指向代理，由代理解析目標地址並做負載均衡和呼叫。

國外知名電商網站 eBay，雖然體量巨大，但其內部的服務發現機制仍然是基於這種傳統的集中代理模式，國內公司如攜程，也是採用這種模式。

模式二：客戶端嵌入式代理

這是很多網際網路公司比較流行的一種做法，代理 (包括服務發現和負載均衡邏輯) 以客戶庫的形式嵌入在應用程式中。這種模式一般需要獨立的服務註冊中心元件配合，服務啟動時自動註冊到註冊中心並定期報心跳，客戶端代理則發現服務並做負載均衡。

Netflix 開源的 Eureka(註冊中心)[附錄 1] 和 Ribbon(客戶端代理)[附錄 2] 是這種模式的典型案例，國內阿里開源的 Dubbo 也是採用這種模式。

模式三：主機獨立程序代理

這種做法是上面兩種模式的一個折中，代理既不是獨立集中部署，也不嵌入在客戶應用程式中，而是作為獨立程序部署在每一個主機上，一個主機上的多個消費者應用可以共用這個代理，實現服務發現和負載均衡，如下圖所示。這個模式一般也需要獨立的服務註冊中心元件配合，作用同模式二。

阿里、微博、摩拜、唯品會等公司都在積極探索Service Mesh的架構模式，只是在實踐中一般具備一定開發能力的公司都會選擇基於Istio進行二次開發，如目前阿里開源的SOFAMesh/SOFAMosn兩個專案。

 Service Mesh（服務網格）

 Service Mesh又稱為服務網格，本質上就是我們前面介紹過的模式三。之所為稱之為服務網格是因為按照模式三的結構，每個主機上同時運行了業務邏輯程式碼和代理，此時這個代理被形象地稱之為SideCar（業務程式碼程序相當於主駕駛，共享一個代理相當於邊車），服務之間通過SideCar發現和呼叫目標服務，從而形成服務之間的一種網路狀依賴關係，然後通過獨立部署的一種稱之為控制平面（ControlPlane）的獨立元件來集中配置這種依賴呼叫關係以及進行路由流量調撥等操作，如果此時我們把主機和業務邏輯從視覺圖上剝離，就會出現一種網路狀的架構，服務網格由此得名。

在新一代的Service Mesh架構中服務消費方和提供方的主機（或容器）兩邊都會部署代理SideCar，此時SideCar與服務所在的主機又稱之為資料平面（DataPlane），與我們前面說到的用於依賴關係配置和流量調撥操作的控制平面相對應。

Istio

通過上述的內容，我們從概念上應該是大概理解了什麼是Service Mesh。而具體要落地Service Mesh只有概念是遠遠不夠的，相反，如果沒有一種可落地執行的開源框架，這個概念也不會這麼快被大家所接受。

 Istio就是目前受Google/IBM 等大廠支援和推進的一個 ServiceMesh開源框架組合。它解決了開發人員和運維人員在整體應用程式向分散式微服務體系結構過渡時所面臨的挑戰。我們知道無論是基於SpringCloud的微服務架構體系還是目前我們說到的Service Mesh，隨著微服務規模的增長會帶來很多的複雜性，如服務發現、負載均衡、故障恢復、監控,甚至A/B測試、訪問控制等。而要對涉及這些問題的微服務架構體系進行管理，如果沒有成熟的元件的話，就會需要耗費很多的精力去開發一些運維工具，而這個成本是非常高的。

而Istio則提供了一個完整的解決方案來滿足微服務應用程式的各種需求。下圖是Istio官網（https://istio.io）所展示的關於Istio的一張架構圖：

在這張架構圖中Istio服務網格在邏輯上還是分為資料平面和控制平面。資料平面中的SideCar代理是由一款叫做Envoy的元件來承擔的，它是一款用C++開發的高效能代理，用於協調服務網格中所有服務的入站和出站流量。

Envoy提供了很多內在的特性如：

• 動態服務發現

• 負載均衡

• TLS終止

• HTTP/2和gRPC代理

• 熔斷器

• 健康檢查

• 基於百分比的流量分割

• 故障注入

• 豐富的指標

從上面的特性上看實際上Envoy已經提供了很完備的SideCar的功能，只是由於其採用的是C++開發的，目前在國內的落地實踐中會有不同的取捨和選擇，如螞蟻金服內部在實踐的過程中就沒有使用Istio預設整合的Envoy，而是用 Golang 開發了新的 Sidecar，已經開源的SOFAMosn，來替代 Envoy。

在Istio控制平面中的各個元件的作用如下：

• Mixer：負責收集代理上採集的度量資料，進行集中監控；

• Pilot：主要為SideCar提供服務發現、智慧路由（如A/B測試）、彈性（超時、重試、斷路器）的流量管理功能；

• Citadel：負責安全控制資料的管理和下發；

以上就是關於Istio及其元件的一些介紹，具體如何使用Istio進行服務開發及安裝操作，大家可以看看Istio的官網，另外需要強調的是kubernetes是目前 Isito 主力支援的容器雲環境。

Service Mesh的優勢

事實上Service Mesh這種架構模式並不新鮮，很早就有公司進行過嘗試，之所以最近又火起來的原因，主要還是因為模式一、模式二的確有一些固有的缺陷，模式一相對比較重，有單點問題和效能問題。

而模式二則有客戶端複雜，支援多語言困難，路由、熔斷、限流等服務操作無法集中治理的問題。而Service Mesh則正好彌補了二者的不足，它是純分散式的，沒有單點的問題，效能也比較優秀並且與開發語言無關，還可以集中進行治理。

此外，隨著微服務化、多語言和容器化的發展趨勢，很多公司也迫切需要一種輕量級的服務發現機制，加上一些大廠如Google/IBM的助推（如kubernetes與Docker的容器之爭），正好Service Mesh迎合了這種趨勢，所以才有今天火熱的局面。