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技術速遞 | 分布式政企應用如何快速實現云原生的微服務架構改造

華為DevCloud ? 來源:未知 ? 2023-04-19 00:45 ? 次閱讀

作者:楊奕 華為云技術規劃專家

在以往的文章《云原生微服務治理技術朝無代理架構的演進之路》中,我們介紹了幾種微服務架構模式,如下圖所示。

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注:圖片來源https://twitter.com/bibryam/status/1026429379587567616

今天主要是介紹,第一種SOA/ESB架構,在Java語言場景下,如何朝第三種 云原生ServiceMesh架構的演進的問題。

SOA/ESB架構簡介和問題概覽

首先我們來看看 SOA/ESB 架構模式 在目前公有云上的典型參考架構。

如下圖所示,以華為云為例,以該模式部署應用時,其使用到的典型云服務為 彈性負載均衡 (ELB) + 彈性伸縮(AS,包含ECS)。在這種場景下:

·需要發起調用的客戶端程序,通過配置好的域名或地址,直接調用到ELB上,通過ELB去調用到后端的ECS服務器。

·ELB上需要配置后端服務器的多個IP地址。當然,一般這類操作可以簡化為添加某類彈性伸縮組。這樣,當ECS發生彈性伸縮時管理員無需處理ELB配置,ELB即可自動刷新ECS的IP列表的變化。

(配置操作可參見:https://support.huaweicloud.com/usermanual-as/as_01_0102.html)

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值得注意的是,以上的模式可能存在幾種變種。

·對于ELB,可能會采用API網關替代,或者用戶自建的KONG, APISIX,Envoy等,具體取決各個企業的自身業務場景。例如,某些互聯網公司傾向于采用企業自建的KONG,其主要原因是除了基本的服務發現和負載均衡能力以外,網關還需要處理面向內部跨域調用的一些鑒權情況處理。

·對于彈性伸縮,可能也會直接采用Kubernetes的Deployment + HorizontalPodAutoscaler替代。這當然取決于企業內部的基礎架構采用情況,看是更傾向于使用虛擬機架構還是容器架構。

以上架構雖然在隔離性、安全性上存在一定優點,但是短板也非常明顯。

·性能和資源開銷。這個比較好理解,相對微服務架構,SOA/ESB架構上網絡增加了額外一跳,而且ELB的引入也會導致資源的額外消耗增多。

·運維成本。畢竟額外引入了一個ELB的組件,因此在微服務之間調用時,瓶頸在哪里,ELB是否需要擴縮容,都是問題。

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微服務和云原生架構改造方法和問題

對于如何改造 SOA/ESB 架構,朝微服務架構或云原生架構演進,業界也有很多方法。主要是以下兩類。

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·通過修改代碼,將應用改造為微服務架構。例如直接在代碼中引入比如SpringCloud的服務注冊發現和負載均衡等組件。當然,這種改造往往也并不簡單,主要取決于現有應用已采用的開發框架等。比如應用本身沒有采用spring來進行開發,那么直接采用SpringCloud可能會為應用帶來海量的改造成本。

·采用istio方案,通過有限改造應用,將架構升級為ServiceMesh架構。之所以該方案說是有限改造,而不是無改造,也是因為在服務調用方式上,istio方案對應用并不是完全無限制。其至少需要在客戶端將調用的http調用地址改造成為k8s原生的服務地址,調用的服務治理才能被envoy有效接管。當然,改造完畢后,用戶在接下來在面向邊車的性能衰減,更復雜的調用運維問題上,恐怕一個也不會少。

綜上所述,兩種方案都存在比較明顯的短板。接下來分析下采用Sermant方式進行架構改造,如何彌補上述兩種方案的短板。

Sermant對SOA/ESB架構升級的思路

采用Sermant (https://sermant.io/zh/) 對SOA/ESB架構升級,本質上的最后的架構終態是Service-Mesh。但是因為采用的方法稍有不同,從而導致方案在性能和運維問題上都不存在短板。主要是以下兩點:

·首先,Sermant采用Java Agent來動態注入增強的服務邏輯治理,因此應用側理論可以做到完全不用改代碼。

·其次,由于Sermant的核心邏輯是以AOP (面向切面編程) 方式,Java Agent和業務屬于同一進程,因此在性能方面不存在sidecar形態的特別大的損耗。

Sermant方案架構如下圖所示。

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在核心技術點上,Sermant改造方案的功能主要有以下幾個方面:

·內置的服務注冊發現機制。(上圖中的第一點和第三點)

-插件本身會帶服務注冊功能,在Provider應用啟動的時候自動到注冊中心進行服務注冊。

- 在Consumer應用進行URL服務調用的時候,通過微服務服務發現+負載均衡機制替代原先的服務直調。

·域名到服務名(有時也稱應用名)的轉換。(上圖中的第二點)

- 服務發現時,由于原先的調用采用URL直調,并不包含應用信息。這就需要一個調用關系到應用名的映射。對于這塊內容,未來我們計劃做成了一個動態配置,存儲到配置中心里。這樣當有應用需要發起調用時,Sermant直接將URL轉換成應用名,就可以在注冊中心獲取響應的應用IP列表。

- 通過URL獲取Provider應用名后,由于在改造過程中,不用Provider應用并不是同批次發布攜帶Sermant Java Agent,因此還需要有個白名單機制,來配合灰度發布。

·增強的客戶端側負載均衡、重試、隔離、降級機制。(上圖中的第四點)

- 通過URL獲取Provider應用名后,由于在改造過程中,不用Provider應用并不是同批次發布攜帶Sermant Java Agent,因此還需要有個白名單機制,來配合灰度發布。

-此外,對于一些必要的東西向流量的治理能力,如服務間的3A認證等,也需要進一步在Sermant端補齊。

以上便是Sermant改造方案的主要功能點。另外,在實操中如何針對現有環境進行升級還是需要一定方法,避免對現有環境進行太大沖擊。以下詳細敘述。

采用Sermant

對SOA/ESB架構升級的方案實操

應用改造在具體局點上不可能一蹴而就,因此在具體上實施上肯定是一個慢慢灰度的過程。以Kubernetes容器場景為例,介紹下在上百個微服務應用上千實例的情況下,如何采用Sermant對SOA/ESB基于灰度進行安全可控的云原生架構升級。

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以下為準備工作:

準備步驟一:

自身應用是否支持。當前Sermant支持的微服務升級的Java框架可以在該文檔中查詢。如未支持,可以考慮給社區提Issue解決。

?參考鏈接:

https://sermant.io/zh/document/plugin/springboot-registry.html#%E8%AF%A6%E7%BB%86%E6%B2%BB%E7%90%86%E8%A7%84%E5%88%99

準備步驟二:

在Kubernetes中安裝Injector,方便以非侵入方式讓Java應用自動掛載Sermant Java Agent.

(本步驟可選。如跳過,則需要手動改變應用部署腳本加載Sermant Java Agent。)

?參考鏈接:

https://sermant.io/zh/document/user-guide/injector.html

以下介紹詳細實施過程。假設初始架構如下。一共三個App,其中App1通過ELB連接到App2和App3。為簡化表述,圖中為應用均為單實例,實際生產中的實例可能會有多個。

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接下來,在Kubernetes中對新版本的App1, App2進行發布(圖中為V2版本),并在發布時攜帶Sermant Java Agent,以及激活SpringBoot注冊插件。但是此時可以先不配置Provider白名單規則,因此發布后,應用流量應該還是走ELB,未發生任何變化。

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接著在配置中心,將App2加入到白名單中。此時,對識別到App2的應用,掛有Sermant Java Agent的App1實例 (圖中的V2實例) 會對App2的實例以負載均衡方式直接發起調用。與此同時,App1訪問App3的流量沒有變化。

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驗證成功后,刪除App1、 App2的V1版本,App1到App2的流量通過注冊中心的注冊發現,完全實現直連。同時,App1訪問App3的流量維持不變。

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至此,使用Sermant對App1、App2的云原生架構升級結束。后續其他App應用,可以按照類似方案,進行灰度升級,直至所有應用全部掛載上Sermant,完成微服務直連改造。

結束語

Sermant 作為專注于服務治理領域的字節碼增強框架,致力于提供高性能、可擴展、易接入、功能豐富的服務治理體驗,并會在每個版本中做好性能、功能、體驗的看護,廣泛歡迎大家的加入。

當前Sermant已在華為云云服務CSE中被集成,用戶可以在華為云的CSE云服務中使用相關功能。(點擊文末“閱讀原文”跳轉,了解更多相關功能)

戳“閱讀原文”了解更多!


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