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  • 2021-11-30 10:33:41

    2021-2027全球与中国服务网格市场现状及未来发展趋势

    全球服务网格(Service Mesh)的核心厂商包括Buoyant, HashiCorp等,前三大厂商约占有全球30%的份额。北美是全球最大的市场,占有大约64%的市场份额,之后是亚太和欧洲,分别占比17%和15%。
    本文研究全球及中国市场服务网格现状及未来发展趋势,侧重分析全球及中国市场的主要企业,同时对比北美、欧洲、中国、日本、东南亚、印度等地区的现状及未来发展趋势。
    2020年全球服务网格市场规模达到了10亿元,预计2027年将达到114亿元,年复合增长率(CAGR)为41.3%。
    本文重点分析在全球及中国有重要角色的企业,分析这些企业服务网格产品的市场规模、市场份额、市场定位、产品类型以及发展规划等。
    主要企业包括:
        Buoyant
        HashiCorp
        F5, Inc.
        Kong Inc.
        Solo.io
        Tetrate
        Amazon Web Services
        Traefik Labs
        A10 Networks
        Red Hat (IBM)
        Grey Matter
        Google
        Aspen Mesh
        Istio
        Kiali
        Envoy
        Network Service Mesh
    按照不同类型,包括如下几个类别:
        Kubernetes-based
        Service Mesh Without Kubernetes
    按照不同部署方式,主要包括如下几个方面:
        云部署
        内部部署
    重点关注如下几个地区:
        北美
        欧洲
    本文正文共8章,各章节主要内容如下:
    第1章:报告统计范围、产品细分及全球总体规模及增长率等数据,2016-2027年;
    第2章:全球不同部署方式服务网格市场规模及份额等;
    第3章:全球服务网格主要地区市场规模及份额等;
    第4章:全球范围内服务网格主要企业竞争分析,主要包括服务网格收入、市场份额及行业集中度分析;
    第5章:中国市场服务网格主要企业竞争分析,主要包括服务网格收入、市场份额及行业集中度分析;
    第6章:全球服务网格主要企业基本情况介绍,包括公司简介、服务网格产品、服务网格收入及最新动态等;
    第7章:行业发展机遇和风险分析;
    第8章:报告结论。

    正文目录

    1 服务网格市场概述
        1.1 服务网格市场概述
        1.2 不同类型服务网格分析
            1.2.1 Kubernetes-based
            1.2.2 Service Mesh Without Kubernetes
        1.3 全球市场不同类型服务网格规模对比(2016 VS 2021 VS 2027)
        1.4 全球不同类型服务网格规模及预测(2016-2027)
            1.4.1 全球不同类型服务网格规模及市场份额(2016-2021)
            1.4.2 全球不同类型服务网格规模预测(2022-2027)
        1.5 中国不同类型服务网格规模及预测(2016-2027)
            1.5.1 中国不同类型服务网格规模及市场份额(2016-2021)
            1.5.2 中国不同类型服务网格规模预测(2022-2027)

    2 不同部署方式分析
        2.1 从不同部署方式,服务网格主要包括如下几个方面
            2.1.1 云部署
            2.1.2 内部部署
        2.2 全球市场不同部署方式服务网格规模对比(2016 VS 2021 VS 2027)
        2.3 全球不同部署方式服务网格规模及预测(2016-2027)
            2.3.1 全球不同部署方式服务网格规模及市场份额(2016-2021)
            2.3.2 全球不同部署方式服务网格规模预测(2022-2027)
        2.4 中国不同部署方式服务网格规模及预测(2016-2027)
            2.4.1 中国不同部署方式服务网格规模及市场份额(2016-2021)
            2.4.2 中国不同部署方式服务网格规模预测(2022-2027)

    3 全球服务网格主要地区分析
        3.1 全球主要地区服务网格市场规模分析:2016 VS 2021 VS 2027
            3.1.1 全球主要地区服务网格规模及份额(2016-2021年)
            3.1.2 全球主要地区服务网格规模及份额预测(2022-2027)
        3.2 北美服务网格市场规模及预测(2016-2027)
        3.3 欧洲服务网格市场规模及预测(2016-2027)

    4 全球服务网格主要企业分析
        4.1 全球主要企业服务网格规模及市场份额
        4.2 全球主要企业总部、主要市场区域、进入服务网格市场日期、提供的产品及服务
        4.3 全球服务网格主要企业竞争态势
            4.3.1 服务网格行业集中度分析:全球 Top 5 厂商市场份额
            4.3.2 全球服务网格第一梯队、第二梯队和第三梯队企业及市场份额
        4.4 新增投资及市场并购活动
        4.5 服务网格全球领先企业SWOT分析

    5 中国服务网格主要企业分析
        5.1 中国服务网格规模及市场份额(2016-2021)
        5.2 中国服务网格Top 3与Top 5企业市场份额

    6 服务网格主要企业分析
        6.1 Buoyant
            6.1.1 Buoyant公司信息、总部、服务网格市场地位以及主要的竞争对手
            6.1.2 Buoyant服务网格产品及服务介绍
            6.1.3 Buoyant服务网格收入及毛利率(2016-2021)&(百万美元)
            6.1.4 Buoyant公司简介及主要业务
        6.2 HashiCorp
            6.2.1 HashiCorp公司信息、总部、服务网格市场地位以及主要的竞争对手
            6.2.2 HashiCorp服务网格产品及服务介绍
            6.2.3 HashiCorp服务网格收入及毛利率(2016-2021)&(百万美元)
            6.2.4 HashiCorp公司简介及主要业务
        6.3 F5, Inc.
            6.3.1 F5, Inc.公司信息、总部、服务网格市场地位以及主要的竞争对手
            6.3.2 F5, Inc.服务网格产品及服务介绍
            6.3.3 F5, Inc.服务网格收入及毛利率(2016-2021)&(百万美元)
            6.3.4 F5, Inc.公司简介及主要业务
        6.4 Kong Inc.
            6.4.1 Kong Inc.公司信息、总部、服务网格市场地位以及主要的竞争对手
            6.4.2 Kong Inc.服务网格产品及服务介绍
            6.4.3 Kong Inc.服务网格收入及毛利率(2016-2021)&(百万美元)
            6.4.4 Kong Inc.公司简介及主要业务
        6.5 Solo.io
            6.5.1 Solo.io公司信息、总部、服务网格市场地位以及主要的竞争对手
            6.5.2 Solo.io服务网格产品及服务介绍
            6.5.3 Solo.io服务网格收入及毛利率(2016-2021)&(百万美元)
            6.5.4 Solo.io公司简介及主要业务
        6.6 Tetrate
            6.6.1 Tetrate公司信息、总部、服务网格市场地位以及主要的竞争对手
            6.6.2 Tetrate服务网格产品及服务介绍
            6.6.3 Tetrate服务网格收入及毛利率(2016-2021)&(百万美元)
            6.6.4 Tetrate公司简介及主要业务
        6.7 Amazon Web Services
            6.7.1 Amazon Web Services公司信息、总部、服务网格市场地位以及主要的竞争对手
            6.7.2 Amazon Web Services服务网格产品及服务介绍
            6.7.3 Amazon Web Services服务网格收入及毛利率(2016-2021)&(百万美元)
            6.7.4 Amazon Web Services公司简介及主要业务
        6.8 Traefik Labs
            6.8.1 Traefik Labs公司信息、总部、服务网格市场地位以及主要的竞争对手
            6.8.2 Traefik Labs服务网格产品及服务介绍
            6.8.3 Traefik Labs服务网格收入及毛利率(2016-2021)&(百万美元)
            6.8.4 Traefik Labs公司简介及主要业务
        6.9 A10 Networks
            6.9.1 A10 Networks公司信息、总部、服务网格市场地位以及主要的竞争对手
            6.9.2 A10 Networks服务网格产品及服务介绍
            6.9.3 A10 Networks服务网格收入及毛利率(2016-2021)&(百万美元)
            6.9.4 A10 Networks公司简介及主要业务
        6.10 Red Hat (IBM)
            6.10.1 Red Hat (IBM)公司信息、总部、服务网格市场地位以及主要的竞争对手
            6.10.2 Red Hat (IBM)服务网格产品及服务介绍
            6.10.3 Red Hat (IBM)服务网格收入及毛利率(2016-2021)&(百万美元)
            6.10.4 Red Hat (IBM)公司简介及主要业务
        6.11 Grey Matter
            6.11.1 Grey Matter基本信息、服务网格生产基地、总部、竞争对手及市场地位
            6.11.2 Grey Matter服务网格产品及服务介绍
            6.11.3 Grey Matter服务网格收入及毛利率(2016-2021)&(百万美元)
            6.11.4 Grey Matter公司简介及主要业务
        6.12 Google
            6.12.1 Google基本信息、服务网格生产基地、总部、竞争对手及市场地位
            6.12.2 Google服务网格产品及服务介绍
            6.12.3 Google服务网格收入及毛利率(2016-2021)&(百万美元)
            6.12.4 Google公司简介及主要业务
        6.13 Aspen Mesh
            6.13.1 Aspen Mesh基本信息、服务网格生产基地、总部、竞争对手及市场地位
            6.13.2 Aspen Mesh服务网格产品及服务介绍
            6.13.3 Aspen Mesh服务网格收入及毛利率(2016-2021)&(百万美元)
            6.13.4 Aspen Mesh公司简介及主要业务
        6.14 Istio
            6.14.1 Istio基本信息、服务网格生产基地、总部、竞争对手及市场地位
            6.14.2 Istio服务网格产品及服务介绍
            6.14.3 Istio服务网格收入及毛利率(2016-2021)&(百万美元)
            6.14.4 Istio公司简介及主要业务
        6.15 Kiali
            6.15.1 Kiali基本信息、服务网格生产基地、总部、竞争对手及市场地位
            6.15.2 Kiali服务网格产品及服务介绍
            6.15.3 Kiali服务网格收入及毛利率(2016-2021)&(百万美元)
            6.15.4 Kiali公司简介及主要业务
        6.16 Envoy
            6.16.1 Envoy基本信息、服务网格生产基地、总部、竞争对手及市场地位
            6.16.2 Envoy服务网格产品及服务介绍
            6.16.3 Envoy服务网格收入及毛利率(2016-2021)&(百万美元)
            6.16.4 Envoy公司简介及主要业务
        6.17 Network Service Mesh
            6.17.1 Network Service Mesh基本信息、服务网格生产基地、总部、竞争对手及市场地位
            6.17.2 Network Service Mesh服务网格产品及服务介绍
            6.17.3 Network Service Mesh服务网格收入及毛利率(2016-2021)&(百万美元)
            6.17.4 Network Service Mesh公司简介及主要业务

    7 行业发展机遇和风险分析
        7.1 服务网格 行业发展机遇及主要驱动因素
        7.2 服务网格 行业发展面临的风险
        7.3 服务网格 行业政策分析
        7.4 服务网格 中国企业SWOT分析

    8 研究结果

    9 研究方法与数据来源
        9.1 研究方法
        9.2 数据来源
            9.2.1 二手信息来源
            9.2.2 一手信息来源
    9.3 数据交互验证
        9.4 免责声明


        表格目录
        表1 Kubernetes-based主要企业列表
        表2 Service Mesh Without Kubernetes主要企业列表
        表3 全球市场不同产品类型服务网格规模及增长率对比(2016 VS 2021 VS 2027)&(百万美元)
        表4 全球不同类型服务网格规模列表(2016-2021)&(百万美元)
        表5 全球不同产品类型服务网格规模市场份额列表(2016-2021)
        表6 全球不同类型服务网格规模预测(2022-2027)&(百万美元)
        表7 全球不同类型服务网格规模市场份额预测(2022-2027)
        表8 中国不同类型服务网格规模(百万美元)&(2016-2021)
        表9 中国不同类型服务网格规模市场份额列表(2016-2021)
        表10 中国不同类型服务网格规模预测(2022-2027)&(百万美元)
        表11 中国不同类型服务网格规模市场份额预测(2022-2027)
        表12 全球市场不同部署方式服务网格规模及增长率对比(2016 VS 2021 VS 2027)&(百万美元)
        表13 全球不同部署方式服务网格规模列表(百万美元)&(2016-2021)
        表14 全球不同部署方式服务网格规模市场份额(2016-2021)
        表15 全球不同部署方式服务网格规模预测(2022-2027)&(百万美元)
        表16 全球不同部署方式服务网格规模市场份额预测(2022-2027)
        表17 中国不同部署方式服务网格规模列表(2016-2021)&(百万美元)
        表18 中国不同部署方式服务网格规模市场份额(2016-2021)
        表19 中国不同部署方式服务网格规模预测(2022-2027)&(百万美元)
        表20 中国不同部署方式服务网格规模市场份额预测(2022-2027)
        表21 全球主要地区服务网格规模:(2016 VS 2021 VS 2027)&(百万美元)
        表22 全球主要地区服务网格规模列表(2016-2021年)&(百万美元)
        表23 全球主要地区服务网格规模及份额(2016-2021年)
        表24 全球主要地区服务网格规模列表预测(2022-2027)
        表25 全球主要地区服务网格规模及份额列表预测(2022-2027)
        表26 全球主要企业服务网格规模(2016-2021)&(百万美元)
        表27 全球主要企业服务网格规模份额对比(2016-2021)
        表28 全球主要企业总部及地区分布、主要市场区域
        表29 全球主要企业进入服务网格市场日期,及提供的产品和服务
        表30 2020全球服务网格主要厂商市场地位(第一梯队、第二梯队和第三梯队)
        表31 全球服务网格市场投资、并购等现状分析
        表32 中国主要企业服务网格规模(百万美元)列表(2016-2021)
        表33 中国主要企业服务网格规模份额对比
        表34 Buoyant公司信息、总部、服务网格市场地位以及主要的竞争对手
        表35 Buoyant服务网格产品及服务介绍
        表36 Buoyant服务网格收入及毛利率(2016-2021)&(百万美元)
        表37 Buoyant公司简介及主要业务
        表38 HashiCorp公司信息、总部、服务网格市场地位以及主要的竞争对手
        表39 HashiCorp服务网格产品及服务介绍
        表40 HashiCorp服务网格收入及毛利率(2016-2021)&(百万美元)
        表41 HashiCorp公司简介及主要业务
        表42 F5, Inc.公司信息、总部、服务网格市场地位以及主要的竞争对手
        表43 F5, Inc.服务网格产品及服务介绍
        表44 F5, Inc.服务网格收入及毛利率(2016-2021)&(百万美元)
        表45 F5, Inc.公司简介及主要业务
        表46 Kong Inc.公司信息、总部、服务网格市场地位以及主要的竞争对手
        表47 Kong Inc.服务网格产品及服务介绍
        表48 Kong Inc.服务网格收入及毛利率(2016-2021)&(百万美元)
        表49 Kong Inc.公司简介及主要业务
        表50 Solo.io公司信息、总部、服务网格市场地位以及主要的竞争对手
        表51 Solo.io服务网格产品及服务介绍
        表52 Solo.io服务网格收入及毛利率(2016-2021)&(百万美元)
        表53 Solo.io公司简介及主要业务
        表54 Tetrate公司信息、总部、服务网格市场地位以及主要的竞争对手
        表55 Tetrate服务网格产品及服务介绍
        表56 Tetrate服务网格收入及毛利率(2016-2021)&(百万美元)
        表57 Tetrate公司简介及主要业务
        表58 Amazon Web Services公司信息、总部、服务网格市场地位以及主要的竞争对手
        表59 Amazon Web Services服务网格产品及服务介绍
        表60 Amazon Web Services服务网格收入及毛利率(2016-2021)&(百万美元)
        表61 Amazon Web Services公司简介及主要业务
        表62 Traefik Labs公司信息、总部、服务网格市场地位以及主要的竞争对手
        表63 Traefik Labs服务网格产品及服务介绍
        表64 Traefik Labs服务网格收入及毛利率(2016-2021)&(百万美元)
        表65 Traefik Labs公司简介及主要业务
        表66 A10 Networks公司信息、总部、服务网格市场地位以及主要的竞争对手
        表67 A10 Networks服务网格产品及服务介绍
        表68 A10 Networks服务网格收入及毛利率(2016-2021)&(百万美元)
        表69 A10 Networks公司简介及主要业务
        表70 Red Hat (IBM)公司信息、总部、服务网格市场地位以及主要的竞争对手
        表71 Red Hat (IBM)服务网格产品及服务介绍
        表72 Red Hat (IBM)服务网格收入及毛利率(2016-2021)&(百万美元)
        表73 Red Hat (IBM)公司简介及主要业务
        表74 Grey Matter公司信息、总部、服务网格市场地位以及主要的竞争对手
        表75 Grey Matter服务网格产品及服务介绍
        表76 Grey Matter服务网格收入及毛利率(2016-2021)&(百万美元)
        表77 Grey Matter公司简介及主要业务
        表78 Google公司信息、总部、服务网格市场地位以及主要的竞争对手
        表79 Google服务网格产品及服务介绍
        表80 Google服务网格收入及毛利率(2016-2021)&(百万美元)
        表81 Google公司简介及主要业务
        表82 Aspen Mesh公司信息、总部、服务网格市场地位以及主要的竞争对手
        表83 Aspen Mesh服务网格产品及服务介绍
        表84 Aspen Mesh服务网格收入及毛利率(2016-2021)&(百万美元)
        表85 Aspen Mesh公司简介及主要业务
        表86 Istio公司信息、总部、服务网格市场地位以及主要的竞争对手
        表87 Istio服务网格产品及服务介绍
        表88 Istio服务网格收入及毛利率(2016-2021)&(百万美元)
        表89 Istio公司简介及主要业务
        表90 Kiali公司信息、总部、服务网格市场地位以及主要的竞争对手
        表91 Kiali服务网格产品及服务介绍
        表92 Kiali服务网格收入及毛利率(2016-2021)&(百万美元)
        表93 Kiali公司简介及主要业务
        表94 Envoy公司信息、总部、服务网格市场地位以及主要的竞争对手
        表95 Envoy服务网格产品及服务介绍
        表96 Envoy服务网格收入及毛利率(2016-2021)&(百万美元)
        表97 Envoy公司简介及主要业务
        表98 Network Service Mesh公司信息、总部、服务网格市场地位以及主要的竞争对手
        表99 Network Service Mesh服务网格产品及服务介绍
        表100 Network Service Mesh服务网格收入及毛利率(2016-2021)&(百万美元)
        表101 Network Service Mesh公司简介及主要业务
        表102 服务网格行业发展机遇及主要驱动因素
        表103 服务网格行业发展面临的风险
        表104 服务网格行业政策分析
        表105 研究范围
        表106 分析师列表
        图表目录
        图1 全球市场服务网格市场规模,2016 VS 2021 VS 2027(百万美元)
        图2 全球服务网格市场规模预测:(百万美元)&(2016-2027)
        图3 中国服务网格市场规模及未来趋势(2016-2027)&(百万美元)
        图4 Kubernetes-based产品图片
        图5 全球Kubernetes-based规模及增长率(2016-2027)&(百万美元)
        图6 Service Mesh Without Kubernetes产品图片
        图7 全球Service Mesh Without Kubernetes规模及增长率(2016-2027)&(百万美元)
        图8 全球不同类型服务网格市场份额(2016 & 2021)
        图9 全球不同类型服务网格市场份额预测(2021 & 2027)
        图10 中国不同类型服务网格市场份额(2016 & 2021)
        图11 中国不同类型服务网格市场份额预测(2021 & 2027)
        图12 云部署
        图13 内部部署
        图14 全球不同部署方式服务网格市场份额2016 & 2021
        图15 全球不同部署方式服务网格市场份额预测2021 & 2027
        图16 中国不同部署方式服务网格市场份额2016 & 2021
        图17 中国不同部署方式服务网格市场份额预测2021 & 2027
        图18 全球主要地区服务网格规模市场份额(2016 VS 2020)
        图19 北美服务网格市场规模及预测(2016-2027)&(百万美元)
        图20 欧洲服务网格市场规模及预测(2016-2027)&(百万美元)
        图21 2020年全球前五大厂商服务网格市场份额
        图22 2020全球服务网格第一梯队、第二梯队和第三梯队厂商及市场份额
        图23 服务网格全球领先企业SWOT分析
        图24 2020年中国排名前三和前五服务网格企业市场份额
        图25 服务网格中国企业SWOT分析
        图26 关键采访目标
        图27 自下而上及自上而下验证
        图28 资料三角测定

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    服务网格把微服务治理能力下沉到基础设施层,可独立升级,支持异构语言接入,是云原生体系下重要的微服务技术,被广泛认为有较好的发展前景。

    近几年,国内各大公司在大规模生产中落地服务网格,即构科技从 2021 年初开始也在进行服务网格的预研工作,通过对服务网格技术的深入研究和实践,与2022 年 1 月份在一个业务场景中正式落地,目前在逐步推广中。

    那么服务网格究竟是什么,它的性能如何?即构在服务网格落地的过程中又有哪些探索与实践?本篇文章为您详细解读!

    一、服务网格的由来

    微服务 A 调用微服务 B,当服务 B 的响应速度突然变得很慢时,如果防止把服务 A 拖垮?

    当服务 A 有突发流量时,如何不把服务 B 打垮?

    服务 A 处理一个服务请求用了多长时间,是否可查看整个微服务的往返时延、成功率?

    如何抵御中间人攻击及如何审计谁在什么时候做了什么事情?

    以上问题均涉及到微服务的流量管理、安全、可观测性。如果在每个服务中去建立这些功能,则会出现各业务团队重复建设、开发效率低等问题。

    所以我们可以把以上这些功能封装为 SDK,由负责微服务框架的团队来进行维护,使业务团队只需要关注业务本身,这样就可以解放程序员的创造性,提升开发效率。

    但封装为 SDK 时会面临两个问题:

    问题一:SDK 如何快速升级。由于业务侧引用了 SDK,SDK 升级需要业务侧配合,这样会导致多版本 SDK 需要长期并存使用的情况;

    问题二:异构语言如何接入。随着业务的发展,公司的开发人员往往会使用多语言进行开发。例如一家以 Java 语言做为主流语言的公司,在收购了一家使用 C++ 语言做为主流语言开发的公司后,就很难统一微服务治理框架。

    图1:在 SDK 中提供流量管理、安全、可观测功能

    服务网格技术通常采用轻量级网络代理的形式来实现,网络代理可独立升级,支持任意开发语言接入,让开发者可以更加专注于业务逻辑,加快服务交付。

    图2: 在代理中提供流量管理、安全、可观测功能

    二、什么是 Istio

    业界有很多开源的服务网格框架,例如 Istio、linkerd2、kuma、nginMesh、maesh等,Istio 是目前在国内最流行的服务网格框架。

    下面我们一起来看下 Istio 的架构:

    图3:Istio 架构图

    从上图我们可以看出,Istio 服务网格从逻辑上分为数据平面(Data plane)和控制平面(Control plane):

    • 数据平面(Data plane):直接处理入站和出站数据包,提供转发、路由、健康检查、负载均衡、熔断、认证、鉴权、故障注入、可观测能力。
    • 控制平面(Control plane):提供服务发现、配置和证书管理能力。

    在构建大型分布式系统的时候,将控制面和数据面分离开是一种常见的模式。数据面会直接和具体的应用交互,而控制面的组件会下发一系列的配置和指令,帮助数据面完成具体的工作。

    三、Istio 的性能 

    使用两台阿里云 ecs.g6.2xlarge 机器,其中一台部署压测工具 Fortio,另外一台部署Service A和 Service A 的边车。在使用 fannel 网格插件的情况下,用 30 并发进行压测,压测场景如下图所示,其中 Service A 接收到请求不做任何逻辑处理直接返回,Fortios 通过边车调用 Service A 的平均响应时间为 2.505ms。在同样的并发下,不部署 Service A 的边车,通过Fortios 调用 Service A 的平均响应时间为 0.936ms。

    图4:有边车压测场景 

    图5:无边车压测场景

    图6:平均延时

    图7:QPS

    服务网格带来的性能损耗包含两个方面:

    1、流量策略、可观察性和安全通信带来的损耗,这些损耗是任何微服务框架均存在的,需要不断优化 Envoy 本身的性能来提升。

    2、服务网格微服务之间的调用经过边车后,与传统服务框架相比,多了两次网络调用,这是服务网格额外带来的性能损耗。

    服务网格默认采用的是 iptables 流量劫持的方式,流量经过边车 Envoy 时,会经过两次 TCP/IP协议栈,图 8 所示,当服务数量大的时候会有大量的 iptables 规则,影响网络性能。目前业界的一个思路是使用 eBPF 这样的技术来提高应用性能,基于eBPF使微服务跟边车直接通过 Socket 通讯,但是该技术对操作系统内核的版本要求比较高,因此很少有企业能够达到。

     图8:调用链路

    微服务跟边车之间纯粹的网络通讯带来的延时为微秒级,在业务对延时没有那么敏感的情况下,可更多关注 Istio 可独立升级、语言无关的特性。

    四、Istio 在即构的探索和实践

    在服务网格技术选型上,即构选择了国内最流行的服务网格开源实现 Istio。下面向大家讲解一下即构在 Istio 落地过程中的探索与实践。

    1、服务网格管理台建设

    Istio 限流、熔断等 yaml 配置较为复杂,如果让业务同学直接操作 yaml,需要全部理解透 Istio 的配置,学习成本高,而且容易配置错误。我们开发了一个平台,通过引导式的界面操作,让业务同学更方便的使用限流、熔断、负载均衡、超时重试的个性化配置能力。

     图9:选择服务引导页

    图10:添加熔断配置页

    2、Thin SDK

    前面提到的【服务网格】就是把流量管理、安全和可观测性能力下沉到基础设施中,从而实现让业务多语种皆拥有微服务治理能力,且不再需要业务侧频繁配合 SDK 升级。那么是否就意味着从此不再需要在微服务中引入 SDK 了呢?

    微服务中的日志打印、报文头信息传递、网络通讯(如暴露 http 服务,调用 http 服务)能力都是轻量级的公共能力,也是无法完全下沉到基础设施层的能力,这些能力较为稳定,一般不需要升级改动,可封装为 Thin SDK 给业务使用。

    3、配置部分加载性能调优

    Istio 默认将整个网格内所有服务的路由信息全量下发到所有的边车,服务数量过多时,会导致Envoy 配置量太大、Envoy 内存占用过高、新上的应用长时间处于 Not Ready 状态等问题。目前腾讯云开源的 Aeraki、网易开源的 Slime 都实现了配置懒加载,其原理为在系统运行时监控服务调用关系,动态生成 sidecar scope 来防止配置全量下发。

    我们通过 thin SDK 进行约束,要求服务网格中调用方的应用把所调用的服务方域名维护在应用的配置文件中,在 DevOps 过程中读取配置文件中的调用关系,根据调用关系自动生成 sidecar 配置文件,并把 sidecar 配置应用到服务网格中。

    由于不需要在运行时动态产生 sidecar scope,相对配置懒加载设计上简单很多,性能更高。

    4、容器支持多测试环境共享

    通过报文头中携带的测试环境信息(此报文头信息会全链路携带)进行测试环境的选择,有相应项目环境的服务则优先走该环境服务,没有则默认走稳定版本测试环境服务,从而防止任意项目环境皆需要部署全套服务,节省测试资源。

    例如,某个项目改动了服务 A 和服务 C,没有改动服务 B,把服务 A 和服务 C 部署在项目测试环境 1。如图 11 黄色箭头所示调用链路,当从项目测试环境 1 发出请求时,由于服务 B 没有项目测试环境 1,这时请求会导流到稳定测试环境,当服务 B 调用服务 C 时,由于服务 C 有项目测试环境1,这时会导流到项目测试环境 1。

    图11:多测试环境调用关系

    5、通过wasm进行Envoy的扩展 

    即构在几个业务需求场景(自适应熔断等)通过 Wasm 插件来实现 Envoy 的扩展, Istio 1.12 也引入 Wasm 插件配置 API 用于扩展 Istio 生态,Wasm 性能我们也在持续关注。为什么没有选择 Lua 来扩展或用 C++ 编写过滤器集成到 Envoy 的源代码中来扩展呢?总结下来有如下几点:

    1)Lua 环境都是针对工作线程的,这意味着没有真正的全局数据,只能做到工作线程维度的熔断,无法做到工作负载维度的熔断。Wasm 支持不同工作线程间共享数据。

    2)C++ 编写过滤器集成到Envoy的源代码中,并编译新的Envoy版本,这种方法需要维护Envoy版本,并不断使期与官方发行版保持同步,且每次更新过滤器都需要重新编译部署。Wasm 可以动态加载到正在运行的Envoy进程中,且支持多种流程的编程语言。

    3)Wasm 插件一直是 Istio 的一个重点项目,发展速度快,前景美好。

    图12:wasm插件机制

    五、总结和展望

    即构在服务网格的接入过程中,充分利用了服务网格的流量治理能力来做多测试环境隔离、金丝雀发布、熔断、限流;利用服务网格的可观测能力来做链路追踪、监控告警;利用 Thin sdk统一业务服务框架。

    即构在服务网格上还做了很多工作,比如混沌平台可以和控制平面和数据面对接,进行故障注入;支持服务网格远程调试,提升开发人员的开发联调效率;支持服务网格全局限流及自适应熔断。

    后续,即构在服务网格推广的过程中,会不断打磨完善平台能力,提升服务网格的性能,更好的为业务服务!

    展开全文
  • 服务网格Istio实践

    2021-06-21 10:21:42
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    系列文章目录

    第一章 什么是服务网格service-mesh??



    前言

    服务网格service-mesh作为云原生cloudNative领域最炙手可热的领域,已经被绝大多数云厂商如GCE,AWS,AliCloud等广泛使用。服务网格为大规模复杂度极高的云原生服务提供了专有的基础设施层,减轻了业务人员的非业务投入压力。但是service-mesh本身引入的概念难以理解,技术复杂度很高,并且大多数从业者在实际项目中,连云原生技术都很少使用到,更不要说基于云原生的service-mesh技术。
    因此,本系列文章通过笔者在某大厂云原生改造过程中的总结实践,深入浅出的为您剖析service-mesh的全貌。希望让你进一步理解service-mesh的概念、技术细节、落地实践,对您个人的技术能力提升、负责的项目都能带来一定的收益。


    一、服务网格service-mesh是什么?

    服务网格service-mesh是一个形象化的词语表达:service(服务)-mesh(网格),它描述了服务间的依赖形态,就像下面这张网一样:
    服务网格
    其中,深色的是我们平时工作中接触最多的业务微服务,旁边蓝色的被称为边车(sidecar)服务,sidecar作为业务微服务的“代理”,处理与其他业务微服务sidecar之间的非功能需求,如网络通信、安全、监控、流量控制等。多个sidecar之间的连接和交互组成了“网格(mesh)”。
    对于服务网格,可以参考如下几个权威定义:

    1. 维基百科

    在软件架构中,服务网格是一个专用的基础设施层,用于使用代理促进服务或微服务之间的服务到服务通信。专用通信层可以提供许多好处,例如提供对通信的可观察性,提供安全连接,或自动重试和回退失败的请求。
    服务网格由与应用程序中的每个服务配对的网络代理和一组任务管理流程组成。代理称为数据平面,管理进程称为控制平面。数据平面拦截不同服务之间的调用并“处理”它们;控制平面是网格的大脑,负责协调代理的行为,并为运维人员提供 API 来操作和观察整个网络

    1. servicemsh.es

    在这里插入图片描述

    如果没有服务网格,每个微服务都会自行实现业务逻辑和横切关注点 (CCC)。
    使用服务网格,许多 CCC(如流量指标、路由和加密)被移出微服务并进入代理。业务逻辑和业务指标保留在微服务中。传入和传出请求通过代理透明地路由。除了一层代理(数据平面)之外,服务网格还添加了一个所谓的控制平面。它将配置更新分发给所有代理,并接收代理收集的指标以进行进一步处理,例如由 Prometheus 等监控基础设施。

    根据如上引用的定义,总结一下服务网格的几个特点:

    1. 非侵入式代理:服务网格引入的sidecar作为业务微服务的代理,承担了非业务功能:如流量管理、安全认证、监控运维等。sidecar卸载掉了业务微服务的通用功能,使得业务开发人员专注于业务逻辑开发,无需关注其他非业务需求。
    2. 非业务公共能力解耦:业务微服务功能与sidecar非业务功能分离解耦,业务微服务专注于业务逻辑,与业务逻辑无关的DFX特性,如流量管理、安全认证、监控运维等,全部旁路到sidecar容器统一处理;
    3. 管理面数据面分离:这也是服务网格的一大优势,通过将控制面与数据面分离解耦,达到不同问题域的解耦目标。控制面只聚焦安全、监控、流量等策略的处理和下发,数据面只聚焦如何执行策略,各自的故障不会相互影响,例如控制面的故障不会影响数据面的流量转发。后面会进一步介绍控制面数据面分离的架构。

    二、为什么要使用服务网格?

    服务网格的价值就在于将与业务无关的公共能力,解耦到单独的服务sidecar进行处理。为什么这样说?
    我们可以简要回顾一个新业务服务的成长历程:
    最开始业务比较简单,研发人员可以很直接的去编写业务代码。比如一个spring MVC的web服务,去执行一些简单的CURD逻辑。
    随着业务的不断增长,用户量逐步增加,服务会面临很多的挑战,例如过载导致的服务请求超时、安全认证、日志调用链、业务无损的升级变更,这些都需要大量的研发和运维投入。而这些能力本质上,都是与业务无关的通用能力。
    如果没有服务网格,每个业务服务都需要重复构建这些相似的功能,而且这些能力都需要侵入式的代码开发,投入较大并且对业务功能的可用性会造成影响,但是却对业务本身的增长没有任何收益。而服务网格通过注入非侵入的业务sidecar容器,无需修改业务服务任何一行代码,就可以提供流量治理、可观测性以及默认访问安全等能力,使业务服务可以低成本的享受这些能力。
    在这里插入图片描述

    三、服务网格的适用场景?

    软件世界没有银弹,任何好的技术是把双刃剑,service-mesh也要结合具体场景、具体问题来看落地的可能性。
    服务网格的设计初衷,就是为了解决业务服务的非业务功能部分复杂度。只要业务服务发展到一定规模,遇到了诸如分布式微服务内/外的流量调度问题、安全隔离和认证以及监控指标采集和全局调用链分析等,都可以复用服务网格的现有能力。
    当然,服务网格的引入本身会带来额外的成本:包括资源投入成本、运维投入成本、业务服务改造成本,需要结合业务线的具体情况进一步评估:

    • 资源投入成本:第一是网格控制面组件的引入(以istio为例,包括istiod,Prometeus,jagger),带来的部署资源消耗;第二是数据面的每个业务微服务都需要注入sidecar,带来的部署资源消耗和流量进出多一跳的性能消耗。尤其是数据面的性能消耗,对于某些性能敏感的微服务需要仔细评估。当然,也可以通过水平扩容的方式来解决。
    • 运维投入成本:服务网格为业务服务提供了便捷的运维监控能力,但其自身引入的运维复杂度非常高,例如服务网格中最流行的istio,引入了VirtualService、DestinationRule、ServiceEntry等模型,动辄上百行的流量规则配置,在现网运维上需要非常大的投入。同时,端到端的追踪流量策略在哪些微服务上生成、下发、生效,目前也没有成熟的工具。
    • 业务服务改造成本:服务网格体系一般是建立在云原生的体系架构上,即部署在K8s之上并且使用Prometeus,jagger,Zipkin等k8s生态组件。对于没有容器化的业务微服务如部署在VM、物理服务器的服务,需要先进行容器化改造后才能享受到服务网格的全部能力。

    四、主流服务网格实现

    如下是几种主流的服务网格产品的特性对比:
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述

    如上所述,Istio在流量治理领域支持丰富的流量策略如按流量比例切流、按请求header和path切流等;在安全韧性领域支持断路器、默认失败或超时重试、故障注入等;在平台支持性上,支持云原生的K8s、主流云厂商平台和多网格的扩展。同时Istio由Google主导并被很多大厂落地使用。 因此,后续文章以Istio作为服务网格的代表性产品,进一步深入探索。


    总结

    本文初步介绍了服务网格的基本概念、价值点、适用场景以及当前多种服务网格的产品特性对比,给想了解服务网格的各位读者一个初步的介绍,后续的文章会对服务网格当前最流行的开源项目istio为例,做深入的讲解。欢迎各位读者继续阅读。

    参考:

    1. servicemesh.es
    2. Istio官方介绍
    展开全文
  • Spring Cloud)的传统微服务架构就变得力不从心,此时微服务架构再次升级,将服务网格作为了新一代微服务架构。 本文将从传统微服务架构出发,为大家阐述新一代微服务架构–服务网格,它能解决什么

    一直以来“微服务”都是一个热门的词汇,在各种技术文章、大会上,关于微服务的讨论和主题都很多。对于基于 Dubbo、SpringCloud 技术体系的微服务架构,已经相当成熟并被大家所知晓,但伴随着互联网场景的复杂度提升、业务快速变更以及快速响应,如何快速、稳定、高效的应对变幻莫测的业务市场需求,这类技术体系(如:Spring Cloud)的传统微服务架构就变得力不从心,此时微服务架构再次升级,将服务网格作为了新一代微服务架构。

    本文将从传统微服务架构出发,为大家阐述新一代微服务架构–服务网格,它能解决什么问题,为用户带来什么,可作为你对服务网格的认知文章。

    1、背景

    微服务,也称之为微服务架构,是一种架构风格,相比单体应用,它将应用程序拆分为一组服务,并将这些服务组合起来来完成整个复杂的业务功能。下面这些特征就能高度反映出它的价值所在:

    • 高度可维护和可测试性
    • 松耦合
    • 独立部署
    • 围绕业务能力进行组织
    • 小团队拥有

    简单的回顾完微服务架构的概念,我们一起看看新一代微服务架构是如何诞生的。

    1.1 基于 Spring Cloud 的微服务体系

    下面这张图是基于 Spring Cloud 技术体系的微服务架构图:

    Spring Cloud的微服务体系

    针对上图,从以下两个方面解读:

    • 技术栈:众所周知,Spring Cloud 相关技术组件很多,虽说大部分都是开箱即用,一旦深度使用,学习成本是很高的,对于初学者(非 Spring Cloud 使用者)来讲门槛很高。(太多,而且还都要掌握,太难了!)

      Spring Cloud组件

    • 实现:所有微服务都需要将自身注册到注册中心(如:Consul、Eureka 等),来完成服务间的相互调用。每个微服务都必须依赖 Spring Cloud 组件(即:在 pom.xml 中引入),业务逻辑和 Spring Cloud 组件共生在同一个服务中。

    还记得 Spring Cloud 相关组件版本升级时的烦恼么?为了使用新版本中的某个特性,或者解决旧版本中存在的漏洞,Spring Cloud 版本升级屡见不鲜,一不留神就会出现版本依赖冲突、启动不了等等问题,升级完还得安排测试人员测试验证。技术含量不高,但确实招人烦啊。

    再完美的程序,也避免不了零 bug。上线之后,随着系统使用场景的多样性,将逐步会暴露出一些问题,而出现问题就得解决问题,并小心翼翼安排上线,这一系列过程,想必各位肯定深有感触,各有故事。用“小心翼翼”来形容这一过程决不夸张,因为一个小小的改动可能会影响到其它,甚至整个系统,这锅谁都不太想背,能不改打死都不改的原则一直是不愿被打破的壁垒

    在传统行业(如:银行),由于系统的多样性、庞大、复杂性,全部加入微服务行列是不现实的,新老系统共存是一种最为常见的现象。而共存系统间的治理、运维等成了老大难问题。

    面对升级、维护、新老系统共存等这些问题,难道就束手无策了吗?

    1.2 传统微服务架构面临的挑战

    面对上述暴露出的问题,并在传统微服务架构下,经过实践的不断冲击,面临了更多新的挑战,综上所述,产生这些问题的原因有以下这几点:

    • 过于绑定特定技术栈 当面对异构系统时,需要花费大量精力来进行代码的改造,不同异构系统可能面临不同的改造。
    • 代码侵入度过高 开发者往往需要花费大量的精力来考虑如何与框架或 SDK 结合,并在业务中更好的深度融合,对于大部分开发者而言都是一个高曲线的学习过程。
    • 多语言支持受限 微服务提倡不同组件可以使用最适合它的语言开发,但是传统微服务框架,如 Spring Cloud 则是 Java 的天下,多语言的支持难度很大。这也就导致在面对异构系统对接时的无奈,或选择退而求其次的方案了。
    • 老旧系统维护难 面对老旧系统,很难做到统一维护、治理、监控等,在过度时期往往需要多个团队分而管之,维护难度加大。

    上述这些问题都是在所难免,我们都知道技术演进来源于实践中不断的摸索,将功能抽象、解耦、封装、服务化。 随着传统微服务架构暴露出的这些问题,将迎来新的挑战,让大家纷纷寻找其他解决方案。

    1.3 迎来新一代微服务架构

    为了解决传统微服务面临的问题,以应对全新的挑战,微服务架构也进一步演化,最终催生了服务网格(Service Mesh)的出现,迎来了新一代微服务架构,也被称为下一代微服务。为了更好地理解 Service Mesh 的概念和存在的意义,让我们我们来回顾一下这一演进过程中的四个阶段。

    Service Mesh演进历程

    • 耦合阶段:高度耦合、重复实现、维护困难,在耦合架构设计中体现的最为突出,单体架构就是典型的代表。
    • 公共 SDK:让基础设施功能设计成为公共 SDK,提高利用率,是解藕最有效的途径,比如 Spring Cloud 就是类似的方式。但学习成本高、特定语言实现,却将一部分人拦在了门外。
    • Sidecar 模式:再次深度解藕,不单单功能解藕,更从跨语言、更新发布和运维等方面入手,实现对业务服务的零侵入,更解藕于开发语言和单一技术栈,实现了完全隔离,为部署、升级带来了便利,做到了真正的基础设施层与业务逻辑层的彻底解耦。另一方面,Sidecar 可以更加快速地为应用服务提供更灵活的扩展,而不需要应用服务的大量改造。
    • Service Mesh:把 Sidecar 模式充分应用到一个庞大的微服务架构系统中来,为每个应用服务配套部署一个 Sidecar 代理,完成服务间复杂的通信,最终就会得到一个的网络拓扑结构,这就是 Service Mesh,又称之为“服务网格“。它从本质上解决了传统微服务所面临的问题。

    2、服务网格介绍

    本节从服务网格的定义、核心价值、架构等方面介绍,让你对它有个充分的认知、了解。

    2.1 服务网格的定义

    服务网格(Service Mesh),作为服务间通信的基础设施层。是轻量级高性能网络代理,提供安全的、快速的、可靠地服务间通讯,与实际应用部署一起,但对应用透明。应用作为服务的发起方,只需要用最简单的方式将请求发送给本地的服务网格代理,然后网格代理会进行后续的操作,如服务发现,负载均衡,最后将请求转发给目标服务。

    归纳起来,如下图:

    Service Mesh定义

    2.2 服务网格的核心价值

    实现业务逻辑和非业务逻辑的分离。

    • 为下沉到基础设施提供可能:将微服务通信下沉到基础设施层,屏蔽了微服务处理各种通信问题的复杂度。
    • 帮助应用轻量化,专注业务:开发者无需关心通信层和服务治理的具体实现,真正像本地调用一样使用微服务,通信相关的一切工作直接交给 Service Mesh,让开发者更关注于业务的开发。
    • 实现应用的云原生化:加速应用上云,实现云原生化

    2.3 主要功能特性

    那么服务网格到底能带来哪些实用的功能呢?

    服务网格的主要功能特性

    • 流量控制:为应用提供智能路由(如,金丝雀发布、A/B 测试等)、超时重试、熔断、故障注入、流量镜像等各种控制能力。
    • 策略:可以为流量设置配额、黑白名单等策略。
    • 网络安全:提供服务间访问控制、 TLS 加密通信。
    • 可观测性:为所有通信生成详细的遥测数据,包括指标数据、日志、追踪,提供给应用系统完整的监控能力。

    2.4 整体架构

    服务网格整体架构如下图所示:

    服务网格整体架构

    主要核心内容分为:

    • 控制平面: 控制和管理数据平面中的 Sidecar 代理,完成配置分发、服务发现、流量路由、授权鉴权等功能,以达到对数据平面的统一管理。
    • 数据平面: 由整个网格内的 Sidecar 代理组成,这些代理以 Sidecar 的形式和应用服务一起部署。这些代理负责协调和控制应用服务之间的所有网络通信。每一个 Sidecar 会接管进入和离开服务的流量,并配合控制平面完成流量控制等方面的功能。

    2.5 Istio 框架

    Istio 是由 Google 、IBM 和 Lyft 发起的开源的服务网格框架。该项目在 2017 年推出,截止目前已发布了 1.10.1 版本。

    Istio 提供了一个完整的解决方案,为整个服务网格提供行为洞察和操作控制,以满足微服务应用程序的多样化需求。

    2.5.1 Istio 数据平面

    Istio 的数据平面默认使用 Envoy ,是基于 Envoy 新增了一些扩展(即:istio-proxy),C++ 语言编写。

    Istio数据平面

    主要职责:

    • 服务发现:探测所有可用的上游或下游服务实例。
    • 健康检测:探测上游或下游服务实例是否健康,是否准备好接收网络流量。
    • 流量路由:将网络请求路由到正确的上游或下游服务。
    • 负载均衡:在对上游或下游服务进行请求时,选择合适的服务实例接收请求,同时负责处理超时、断路、重试等情况。
    • 身份验证和授权:在 istio-agent 与 istiod 配合下,对网络请求进行身份验证、权限验证,以决定是否响应以及如何响应,使用 mTLS 或其他机制对链路进行加密等。
    • 链路追踪:对于每个请求,生成详细的统计信息、日志记录和分布式追踪数据,以便操作人员能够理解调用路径并在出现问题时进行调试。

    2.5.2 Istio 控制平面

    自 Istio 1.5 版本开始,控制平面由原来分散、独立部署的三个组件(Pilot、Citadel、Galley)整合为一个独立的 istiod,变成了一个单进程、多模块的组织形态(下图右图),极大的降低了原来部署的复杂度。

    Istio控制平面

    • Pilot:负责 Istio 数据平面的 xDS 配置管理,具体包括服务发现、配置规则发现、xDS 配置下发。
    • Citadel:负责安全证书的管理和发放,实现授权和认证等操作。
    • Galley:负责配置的验证、提取和处理等功能,将 Istio 和底层平台(如,Kubernetes)进行解耦。

    其中,Citadel、Galley 组件逐步在弱化,在 Istio 版本迭代中,已经基本看不见它们的踪迹了。(已经不断整合在其它组件中)

    接下来,着重看看 Pilot 组件。

    Pilot 是 Istio 中的核心组件,用于管理和配置部署在特定 Istio 服务网格中的所有 Sidecar 代理实例。它管理 Sidecar 代理之间的路由流量规则,并配置故障恢复功能,如超时、重试和熔断等。

    Pilot组件

    关键模块:

    • 抽象模型(Abstract model):为了实现对不同服务注册中心 (如,Kubernetes、Consul) 的支持,完成对不同输入来源数据的抽象,形成统一的存储格式。
    • 平台适配器 (Platform adapters):借助平台适配器 Pilot 实现服务注册中心数据到抽象模型之间的数据转换。
    • xDS API:是源于 Envoy 项目的标准数据平面 API, 将服务信息和流量规则下发到数据平面的 Sidecar。通过采用该标准 API, Istio 将控制平面和数据平面进行了解耦,为多种数据平面 Sidecar 实现提供了可能性,如:蚂蚁金服开源的 Golang 版本的 MOSN。
    • 用户 API(User API):提供了面向业务的高层抽象,可以被运维人员理解和使用。

    3、总结

    让我们一起回顾下,Spring Cloud 微服务架构和 Service Mesh 微服务架构:

    Spring Cloud技术体系向Service Mesh的转变

    为了解决微服务框架的侵入性问题,我们引入服务网格。


    参考资料:

    1. What are microservices?
    2. 构建基于 Spring Cloud 向 Service Mesh 框架迁移的解决方案及思路
    展开全文
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