Service Mesh框架选型对比分析:Linkerd、Envoy、Istio、Conduit

作者:xcbeyond
疯狂源自梦想,技术成就辉煌!微信公众号:《程序猿技术大咖》号主,专注后端开发多年,拥有丰富的研发经验,乐于技术输出、分享,现阶段从事微服务架构项目的研发工作,涉及架构设计、技术选型、业务研发等工作。对于Java、微服务、数据库、Docker有深入了解,并有大量的调优经验。



 












当前,业界主要有以下主要几种Service Mesh框架,下面进行详细的说明及对比。
1、Linkerd

Linkerd是Buoyant公司2016年率先开源的高性能网络代理,是业界的第一款Service Mesh框架。其主要用于解决分布式环境中服务之间通信面临的一些问题,如网络不可靠、不安全、延迟丢包等问题。

Linkerd使用Scala语言编写,运行于JVM,底层基于Twitter的Finagle库,并对其做了相应的扩展。最主要的是Linkerd具有快速、轻量级、高性能等特点,每秒以最小的延迟及负载处理万级请求,易于水平扩展。除此之外,还有以下功能:

支持多平台:可运行于多种平台,比如Kubernetes、DC/OS、Docker,甚至虚拟机或物理机。
无缝集成多种服务发现工具。
支持多协议,如gRPC、HTTP/1.x、HTTP/2,甚至可通过linkerd-tcp支持TCP协议。
支持与第三方分布式追踪系统Zipkin集成。
灵活性、扩展性高,可通过其提供的接口开发自定义插件。

目前,Linkerd和Linkerd2并行开发,其情况如下:

Linkerd:Linkerd使用**Scala语言编写**,运行于JVM,底层基于Twitter的Finagle库,并对其做了相应的扩展。
Linkerd2:使用Go语言和Rust语言完全重写了Linkerd,专门用于Kubernetes。

Linkerd本身是数据平面,负责将数据路由到目标服务,同时保证数据在分布式环境中传输是安全、可靠、快速的。另外,Linkerd还包括控制平面组件Namerd,通过控制平面Namerd实现中心化管理和存储路由规则、中心化管理服务发现配置、支持运行时动态路由以及暴露Namerd API管理接口。
在这里插入图片描述

控制平面

是在Kubernetes特定命名空间中运行的一组服务。这些服务可以完成各种事情:聚集遥测数据,提供面向用户的API,向数据平面代理提供控制数据等。

由以下部分组成:
    Controller:由public-api容器组成,该容器为CLI和dashboard提供接口API。
    Destination:数据平面中的每个代理都使用此组件来查找将请求发送到哪里。还用于获取服务配置信息,如:路由指标,重试和超时等。
    Identity:该组件提供了证书的颁发,接受来自代理的CSRs并返回正确身份签名的证书。这些证书由代理在启动时获取,并且必须在代理准备就绪之前发出。随后,它们可用于Linkerd代理之间的任何连接以实现mTLS。
    Proxy Injector:是一个注入程序,每次创建一个pod时,它都会接收一个webhook请求。该注入程序检查资源以查找特定于Linkerd的注释(linkerd.io/inject: enabled)。当存在该注释时,注入器将更改容器的规范,并添加 initContainer包含代理本身的以及附属工具。
    Service Profile Validator:用于在保存新服务配置文件之前先对其进行验证。
    Tap:从CLI和dashboard接收请求,以实时监视请求和响应。

数据平面

由轻量级代理组成,这些代理作为sidecar容器与服务代码的每个实例一起部署。为了将服务“添加”到Linkerd服务网格,必须重新部署该服务的Pod,以在每个Pod中包含数据平面代理。

2、Envoy

同Linkerd一样,Envoy也是一款高性能的网络代理,于2016年10月份有Lyft公司开源,为云原生应用而设计,可作为边界入口,处理外部流量,此外,也作为内部服务间通信代理,实现服务间可靠通信。Envoy的实现借鉴现有生产级代理及负载均衡器,如Nginx、HAProxy、硬件负载均衡器及云负载均衡器的实践经验,同时基于C++编写及Lyft公司生产实践证明,Envoy性能非常优秀、稳定。

Envoy既可用作独立代理层运行,也可作为Service Mesh架构中数据平面层,因此通常Envoy跟服务运行在一起,将应用的网络功能抽象化,Envoy提供通用网络功能,实现平台及语言无法性。除此之外,还有以下功能:

优先支持HTTP/2和gRPC,同时支持Websocket和TCP代理。
API驱动的配置管理方式,支持动态管理、更新配置以及无连接和请求丢失的热重启功能。
L3/L4层过滤器形成Envoy核心的连接管理功能。
通过与多种指标收集工具及分布式追踪系统集成,实现运行时指标收集、分布式追踪,提供整个系统及服务的运行时可见性。
内存资源使用率低,sidecar是Envoy最常用的部署模式。

3、Istio

Istio是由Google、IBM和Lyft发起的开源的Service Mesh框架。该项目在2017年推出,并在2018年7月发布了1.0版本。

Istio是Service Mesh目前的实现的典型代表,如果Sidecar是整个Service Mesh的数据面,那么Istio主要在控制面上做了更多的改进,Istio使用Envoy作为Sidecar,控制面相关全部使用Golang编写,性能上有了很大的提升。

Istio 首先是一个服务网格,但是Istio又不仅仅是服务网格:在 Linkerd,Envoy 这样的典型服务网格之上,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。

Istio在服务网络中统一提供了许多关键功能:

流量管理:控制服务之间的流量和API调用的流向,使得调用更可靠,并使网络在恶劣情况下更加健壮。

可观察性:了解服务之间的依赖关系,以及它们之间流量的本质和流向,从而提供快速识别问题的能力。

策略执行:将组织策略应用于服务之间的互动,确保访问策略得以执行,资源在消费者之间良好分配。策略的更改是通过配置网格而不是修改应用程序代码。

服务身份和安全:为网格中的服务提供可验证身份,并提供保护服务流量的能力,使其可以在不同可信度的网络上流转。

除此之外,Istio针对可扩展性进行了设计,以满足不同的部署需要。

平台支持:Istio旨在在各种环境中运行,包括跨云, 预置,Kubernetes,Mesos等。最初专注于Kubernetes,但很快将支持其他环境。

集成和定制:策略执行组件可以扩展和定制,以便与现有的ACL,日志,监控,配额,审核等解决方案集成。

这些功能极大的减少了应用程序代码,底层平台和策略之间的耦合,使微服务更容易实现。
在这里插入图片描述

Istio架构图中各个子模块功能如下:

Envoy:负责各个应用服务之间通信。

Pilot:管理和配置Envoy,提供服务发现、负载均衡和智能路由,保证弹性服务(服务超时次数、重试、熔断策略)。

Mixer:信息监控检查。

Istio-Auth:提供服务和服务、用户和服务之间的认证服务,实现访问控制,解决是谁访问的是哪个 API 的问题。

其中,图中的通信代理组件为Envoy,这是Istio原生引入的,但Linkerd也能够集成对接Istio。
4、Conduit

Conduit于2017年12月发布,作为由Buoyant继Linkerd后赞助的另外一个开源项目,作为Linkerd面向Kubernetes的独立版本。Conduit旨在彻底简化用户在Kubernetes使用服务网格的复杂度,提高用户体验,而不是像Linkerd一样针对各种平台进行优化。

Conduit的主要目标是轻量级、高性能、安全并且非常容易理解和使用。同Linkerd和Istio,Conduit也包含数据平面和控制平面,其中数据平面由Rust语言开发,使得Conduit使用极少的内存资源,而控制平面由Go语言开发。Conduit依然支持Service Mesh要求的功能,而且还包括以下功能:

超级轻量级和极快的性能。
专注于支持Kubernetes平台,提高运行在Kubernetes平台上服务的可靠性、可见性及安全性。
支持gRPC、HTTP/2和HTTP/1.x请求及所有TCP流量。

Conduit以极简主义架构,以零配置理念为中心,旨在减少用户与Conduit的交互,实现开箱即用。
5、对比总结

下面对上述各种Service Mesh框架进行简单的比较汇总,见下表所示:
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
综上对比,推荐选择生态比较完善的Istio。