#IstioCon 百度APP基于Istio实现 基础架构升级 许超 #IstioCon 背景 l 核心业务线已完成微服务改造，数万个微服务对架构服务治理能力提出了更高的要求。 l 高级架构能力能否多语言、多框架支持？ l 运维架构能力是否具备可移植性？是否能低成本复制新的产品线？ l 可观测性不足，是否有通用机制提升产品线可观测性？ Ø 部分模块上下游超时配置不合理，超时倒挂，集中管理调整成本比较高。 百度APP架构缺少上下游模块视图和流量视图，黄金指标不足，导致容量管理压测效率低、混沌工程实施成 本高、故障定位成本高。 #IstioCon 目标 l 服务治理策略平台化 联合公司内部，通过合作共建方式实现完整的Service Mesh架构，提升架构策略灵活性，缩 减服务治理迭代周期，降低服务治理研发成本。 l 服务治理能力通用化 基于Service Mesh架构共建高级架构能力，为不同模块、不同产品线、甚至整个公司内提供 能力可移植性。 #IstioCon 技术方案 l 核心原则 Ø 务实、高稳定性、低迁移成本。 l 核心思路 Ø 先单跳，后双跳。 Ø 服务发现下沉到Envoy。 Ø 基于 RPC + 服务发现实现透明流量劫持。 Ø 自建配置中心，产品化封装。 l 关键技术 Ø 内核劫持，使用Loopback IP 与 服务发现一一对应。 Ø RPC劫持，构建可快速扩展标准方案。 Ø 自身稳定性，降级（兜底）、隔离、监控多种方式保证。

Technologies Co., Ltd. All rights reserved. Page 4 前言 • 微服务架构最早由Fred George在2012年的一次技术大会上所提出，他讲到如何通过拆分SOA服务实现服务之间的解耦， 这是微服务最早的雏形。 • 微服务架构通过细粒度的服务解耦拆分，带来缩短开发周期、独立部署、易扩展等好处的同时，同时带来对服务发现、负 载均衡、熔断等能力前所未有的诉求。 • 10版本。 Copyright © Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved. Page 5 Envoy介绍 • Envoy采用C++实现，本身为四层及七层代理，可以根据用户应用请求内的数据进行高级服务治理 能力，包括服务发现、路由、高级负载均衡、动态配置、链路安全及证书更新、目标健康检查、 完整的可观测性等。 • 目前常见数据面 调度器通过epoll监控文件事件(网络）及定时器事件进行排队任务处理 • 2. 线程间通信通过post接口发送任务，此任务通过定时器事件激活 • 3. 线程间数据交换通过post更新TLS，这样每个线程内代码都不需要加锁处理 • 4. 每个线程的TLS对象本身只保存真实对象的共享指针进行读操作，减少内存消耗。 • 5. 全局对象更新只发生在主线程，并通过COW方式通知工作线程进行指针修改 • 每个TLS

Management, Security, Observability) #IstioCon What Do We Expect From a Service Mesh? 为了将基础设施的运维管理从应用代码中剥离，我们需要七层的流量管 理能力： ● Routing based on layer-7 header ○ Load balancing at requet level ○ HTTP ho Demo: Dubbo 协议支持 ● Dubbo2Istio 连接 Dubbo 服务注册表，支持： ○ ZooKeeper ○ Nacos ○ Etcd ● Aeraki Dubbo Plugin 实现了控制面的管理，支持 下述能力： ○ 流量管理： ■ 七层（请求级别）负载均衡 ■ 地域感知负载均衡 ■ 熔断 ■ 基于版本的路由 ■ 基于 Method 的路由 ■ 基于 Header 地域感知负载均衡(Dubbo) 场景：在开通地域感知负载均衡功能时，consumer 的请求将缺省被发送到本区域 的provider实例，当本地域无可用的provider实例，请求会被分发到其他区域。 实现原理：控制面根据 consumer 和 provider 的地域属性为provider实例配置 不同的LB优先级，优先级的判断顺序如下： 1. 最高：相同 region，相同zone 2. 其次：相同

lters ○ …. ● 自定义开发： ○ 静态预编译： ■ 将其他过滤器集成到Envoy的源代码中，并编译新的Envoy版本。 ■ 这种方法的缺点是您需要维护Envoy版本，并不断使其与官方发行版保持同步。 ■ 此外，由于Envoy是用C++实现的，因此新开发的过滤器也必须用C++实现。 ○ 动态运行时加载： ■ 在运行时将新的过滤器动态加载到Envoy代理中。 ■ 简化了扩展Envoy的过程 Pros ○ 敏捷性：过滤器可以动态加载到正在运行的Envoy进程中，而无需停止或重新编译。 ○ 可维护性：不必更改Envoy自身基础代码库即可扩展其功能。 ○ 多样性：可以将流行的编程语言（例如C/C++和Rust）编译为WASM，因此开发人员可 以选择实现过滤器的编程语言。 ○ 可靠性和隔离性：过滤器会被部署到VM沙箱中，因此与Envoy进程本身是隔离的；即使 当WASM Filter出现问 Example Wasm filter configuration ● 下发到Envoy Proxy侧的配置 9 OCI Registry As Storage ● OCI Artifacts项目的参考实现, 可显著简化OCI注册库中任意内容的存储; ● 可以使用ORAS API/SDK Library来构建自定义工具， ○ 将WebAssembly模块推入到OCI注册库中; ○ 或者从OCI注册库中拉取WebAssembly模块;

Service Mesh Service Mesh Layer 处理服务间通信（主要是七层通信）的云原生基础设施层： Service Mesh 将各个服务中原来使用 SDK 实现的七层通信相关功能抽象 出来，使用一个专用层次来实现，Service Mesh 对应用透明，因此应用 可以无需关注分布式架构带来的通信相关问题，而专注于其业务价值。 流量控制：服务发现、请求路由、负载均衡、灰度发布、错误重试、 AwesomRPC （header: user: ***) Pilot 代码改动 • 解析 CRD • 生成 xDS 配置下发 优点： • 控制面改动小，可以快速实现对新协议的支持 问题： • Pilot 目前缺少一个良好的协议扩展机制 • Pilot 需要理解 Envoy filter 中协议特定的知识 • Pilot 代码中维护众多七层协议的代价较大 12 Istio 协议扩展：常见七层协议的路由 EnvoyFilter 15 Istio 协议扩展：控制面扩展机制 优点： • 对 Istio 和 Envoy 无侵入 • 扩展性强，基本可以支持任何七层协议 问题： • 工作量较大，相当于实现了一个独立的 xDS 服务器 Aeraki: 为Istio提供七层协议扩展的开源项目，可以支持 Dubbo、 Thrift、Redis以及私有协议，目前已支持： • Dubbo 缺省路由 • Dubbo

什么是用户想要的监控？分布式监控的三个维度 Metrics Logging Tracing 指标监控 • 指标可被聚合 • 体现系统性能趋势 分布式追踪 • 和请求相关 • HTTP • SQL 日志系统 • 代码逻辑处理事件 • 异常、debug信息容器化和微服务下的监控需求 微观下的监控需求 快速错误追踪 可快速排查在性能测试场景下的 慢方法、异常调用以及异常报文 等信息 单次链路追踪 可细粒度排查应用单次链路调用 监控方案问题二：现有的系统能否完全满足需求 现有系统如何满足运维需求Istio现有的监控体系 指标监控 分布式追踪 日志系统Zipkin的架构图 Google Dapper Zipkin的实现EFK和Prometheus的架构图 DC1 DMZ Intranet Elascticsearch cluster APP logfile APP logfile APP logfile Response JVM 6 10 7 Class Loader Engine Agent A’.class JavaAgent 监控数据暂 存区 运行时数据区如何基于Istio的现有组件去实现 Kubernetes Cluster MIxer 全链路关联 平台 Cloud Native App POD Agent logfile Proxy Transaction ID

朱经惠，ETC车宝平台工程师。 • 喜欢开源，个人开源项目”Jaeger PHP Client”。 • 喜欢研究源码，对NSQ，Jaeger，Istio（控制平面）等go语言开源项目进行 过研究。 • 除了代码还喜欢爬山和第二天睡醒后全身酸疼的感觉。目录Pilot-Agent——管理生命周期（PA） u启动envoy u热重启envoy u监控envoy u优雅关闭envoy启动envoy ü监听/etc/certs目录 K8s发送SIGTERM信号让容器优雅关闭 ü Pilot-Agent接收信号通过context关闭子服务，发送SIGKILL关闭envoy ü Envoy不支持优雅关闭，需要通过金丝雀或蓝绿部署方式实现 Envoy优雅关闭实现方式讨论：#3307 #2920Pilot-Discovery——配置中心（PD） uv1版本和v2版本之间的区别 u建立缓存配置 u触发配置生效方式v1版本和v2版本之间的区别 V1

困扰开发、测试、运维最突出的问题: Copyright © 2021 Cloud To Go 为什么我们需要服务网格 - 服务网格带来了什么 服务网格是一个云原生的网络基础设施，它把微服务调度中有关网络的公共能力下沉，在无任何代码侵入的 情况下提供可观察性、流量管理和安全性等能力。 Copyright © 2021 Cloud To Go SolarMesh的定位 - 基于Istio构建的流量监管平台 Istio是 使用模拟的测试数据测试 1. 打好部署包即可部署 2. 用真实的数据测试 3. 挑个良辰吉日分配流量，宣布更新 Copyright © 2021 Cloud To Go 应用场景 - 异地容灾 通过智能路由实现异地容灾 在SolarMesh中，只需要声明哪些 集群是属于同一个mesh，借助istio 的智能路由能力，同名service将会 获得多集群容灾的能力 流量将会按照策略智能分配到正常 的工作负载上

IstioMeetup 服务网格数据平面热升级技术分享 ServiceMesh Data-Plane Hot-Upgrade 阿里云服务网格团队 – 史泽寰 • 为什么需要服务网格数据面热升级 • 实现热升级 • 实践热升级 目录 Catalog 2 为什么需要服务网格数据面热升级 Why do we need Hot-Upgrade for ServiceMesh Data-Plane • 只替换/重启Sidecar • 替换/重启过程中进/出不会出现请求失败，连接失败 • 易于运维，可以控制升级策略 理想的Sidecar升级 4 • 为什么需要服务网格数据面热升级 • 实现热升级 • 实践热升级 目录 Catalog 5 • Envoy热重启 • 以Epoch + 1的方式启动新实例，触发热重启 • ListenSocket转移到新实例 • 旧实例进行排水，不再接受新的请求 envoyproxy.io/envoy-hot-restart-1d16b14555b5 实现热升级 Implement Hot-Upgrade 6 • Sidecar生命周期管理能力 • 启动两个Sidecar，以进行Envoy热重启的排水流程两个实例并存的阶段 • 能够对整个热升级流程中的镜像替换进行控制 实现热升级 Implement Hot-Upgrade 7 • Sidecar生命周期管理能力

• Telemetry提供监控数据收集能力 基本原理 • Istio从架构上可以分为4个板块： • Istio Proxy: Mesh的基础 • 网络安全：兼容Spiffe标准实现 • 配置管理：为C++实现的Proxy接 入k8s的动态配置管理 • Attribute Machine: 授权，Quota ，Tracing，监控的基础 Istio管理下的微服务 • 右图是部署mock1 择一部分来引入额外的机制（如权限控制、限流等），在应用运维中 这是很重要的能力，只要是不修改请求、响应的功能都可以采用扩展 Mixer来实现 • Sidecar里接入额外的反向代理其实提供了一个修改请求、响应的接口 ，如认证之后需要将用户信息通过header传给下游服务 扩展Mixer接入授权 • 这里实现的例子mymock会完全拒绝所有 被匹配到的流量，右图是mymock Handler的基本原理 • mymock mymock handler • mymock adapter直接拒绝被匹配的请 求 扩展Mixer接入授权 定义Handler Spec 扩展Mixer接入授权 实现Handler接口 扩展Mixer接入授权 实现Handler接口 扩展Mixer接入授权 注册Handler 扩展Mixer接入授权 • Mixer会直接影响整个Mesh的稳定性，因此替换时要做到尽可能稳妥 实践总结