Apache SkyWalking 在 Service Mesh 中的可观察性应用 高洪涛 Tetrate 创始工程师Who 高洪涛 美国S ervice Mesh 服务商 Tetrate 创始工程师。原华为软件开发云技术专家，对云原 生产品有丰富的设计，研发与实施经验。对分布式数据库，容器调度，微服务， ServicMesh 等技术有深入的了解。 目前为 Apache ShardingSphere 端点 URL，RPC，函数 Endpoint 观察维度 9/28遇到的挑战 /02 Service Mesh 场景下 SkyWalking 面临的挑战 ( Istio ) 10/28可观测性 11/28Istio 1.5 架构图 12/28挑战1：技术路线多变 基于 Log 成熟、但性能低 Mixer 基于 Metric 高效、但技术门槛高 Mixerless 13/28挑战2：无

之论道Database Mesh 分享人：张亮 日期：2018年07月25日Service Mesh风头正劲Service Mesh产品多样化Service Mesh的优势 云原生 零入侵 可观察性 面向运维服务化之后，数据库怎么办？ 服务 • 无状态 • 根据规则路由 • 业务方处理事务 数据库 • 有状态 • 根据SQL路由 • 数据库自动处理事务数据库的进化趋势 • SQL What's Really New with NewSQL?数据库中间层的优势 系统 •事务 运维 • DBA 开发 • SQL数据库中间层应具备的能力 分片化 多副本 数据一致性 弹性化 治理能力 观察能力数据分片 App2 DB App1 App3 App2 DB1 DB2 DB3 App1 App3数据分片：引入中间件 App1 M1 App2 App3 read分布式事务：定义 传统事务：ACID Atomicity - 原子性 Consistency - 一致性 Isolation - 隔离性 Durability - 持久性 柔性事务：BASE Basically Available - 基本可用 Soft state -软状态 Eventual consistency - 最终一致性分布式事务：分类 XA 最大努力送达 Saga TCC

一、业务背景 业务背景4/20 业务背景 业务架构 演进 • 容量  应用|数据库|机房 • 容灾  机房|地域5/20 业务背景 业务架构 单元化 • 高可用 • 一致性 • 可扩展 • 高性能6/20 业务背景 业务诉求 • 运维成本  突发流量应用 | 机房 生命周期 • 运维效率  大规模下基础设施稳定性 • 业务 Mesh 化  精细化流量控制 Disk/Ceph) 网络接入 (SLB/ALB) 容 器 层 跨集群管理 单元化能力 容器镜像管理 批次发布 原生资源管理 Pod伸缩管理 集群伸缩管理 变更管控 配额管理 运维原子操作 精细化调度 接入层流程调拨 应用层流量调拨 跨集群状态 分发/汇聚 数据层流量调拨 压测/灰度 流量管理 单元化 元数据管理 弹性流量管理 跨集群发布策略 多集群管理 跨集群网络 StatefulSet 可灰度： • 应用发布进程可控，允许灰度、 分组和 Beta 验证； 可回滚： • 随时暂停、回滚，任何变更有 据可查； 可监控： • 接入监控告警体系，全程保证 可观测性 partition:3 partition:5 InPlaceSetControlle r replica:519/20 技术风险管控 Operator变更三板斧 发布运维体系 可灰度：

• Proxy地址文件 • Mount到所有pod • 客户端容器监听文件，根据地 址文件找Proxy • 切换地址到remote proxy，轻 易实现优雅退出和滚动升级 • 增强隔离性 • Local Proxy被pod共享 • 自保护，对来源方限流和流量 转移 • 资源适配 • 根据宿主机的硬件配置定制不 同资源配置的Daemonset Local Proxy Pod 服务注册agent • 服务端的一些治理、trace、鉴权功能通过代码插 件的方式实现 • 治理效果考虑 • 服务端嵌入治理功能可以让治理效果更好，如提 供主动GC、线程池隔离等 • 因为是内部项目，优雅性和治理效果之间，选择 了后者 App Local Proxy OSP OSP client App Envoy App EnvoyClient端不基于IPTable劫持 • Istio的设计很美好，但现实总是很残酷 容易。IDL接口规范 容易。IDL接口规范 难。需要自行处理HTTP请求和 响应（目前还没有生成HTTP sdk） 应用侵入性 侵入性大。复杂客户端会给 应用造成负担，包括资源占 用、依赖冲突等等 侵入性小。SDK只有简单的寻址和序列化/ 反序列化的功能 无侵入性。应用自行调用 运维难度 难度大。客户端的问题会对 应用直接产生影响，耦合太 重 难度小。Sidecar故障可以将流量临时切到

流量劫持22/39 Part 3： 蚂蚁金服的产品实践 流量劫持 • 有效支撑了一天万亿级调用量 • iptables 的问题 • 在规则配置较多时，性能下滑严重 • 管控性和可观测性不好23/39 Part 3： 蚂蚁金服的产品实践 平滑迁移 初始状态24/39 Part 3： 蚂蚁金服的产品实践 平滑迁移 透明迁移调用方25/39 Part 3： com/sofastack/sofa-mosn29/39 Part 3： 蚂蚁金服的产品实践 产品易用性30/39 Part 3： 蚂蚁金服的产品实践 产品易用性 再也不用手工写 yaml 了31/39 Part 3： 蚂蚁金服的产品实践 产品易用性 查看服务拓扑关系32/39 Part 3： 蚂蚁金服的产品实践 产品易用性 查看实时监控33/39 Part 3： 蚂蚁金服的产品实践 • 能力差异化 36/39Part 3： 展望未来 支持透明劫持 • 很多用户对性能要求没那么敏感，同时有大量遗留系统希望通过 Service Mesh 实现统一管控 • 增强管控性和可观测性 37/3938/39 一、为什么需要 Service Mesh? 二、在当下『路口』的思考 三、蚂蚁金服的产品实践 四、展望未来 总 结 Summary 总结39/39

Adapter不再是Istio的组成部分 • 安装部署 • 配置 • 维护Part 1：ServiceMesh灵魂拷问一：要架构还是要性能？ Mixer v1 架构的优点 • 集中式服务： • 提高基础设施后端的可用性 • 为前提条件检查结果提供集群级别的全局2级缓存 • 灵活的适配器模型，使其以下操作变得简 单： • 运维添加、使用和删除适配器 • 开发人员创建新的适配器（超过20个适配器）Part 1 进程外适配器进一步增加了延迟 • 授权和认证功能是天然适合mixer pipeline的，但是由于mixer 设计 的延迟和SPOF（单点故障）特性，导致直接在Envoy中实现 (Envoy SDS) • 复杂性 • Mixer使用一组称为模板的核心抽象，来描述传递给适配器的数据。 这些包括“metrics”，“logentry”，“tracepan”等。这些抽 象与后端想要消费的数据不匹配，导致运维需要编写一些手动配置， complexity. Mixer-In-Proxy/Mixer合并进Proxy。 Mixer 将用C ++重写并直接嵌入到Envoy。 将不再有任何独立的 Mixer 服务。 这将提高性能 并降低运维复杂性。Part 2：ServiceMesh灵魂拷问二：性能有了，架构怎么办？ 性能有了，架构怎么办？ Mixer合并到Sidecar之后Part 2：ServiceMesh灵魂拷问二：性能有了，架构怎么办？

Spring Cloud 的优缺点 缺点 • 仅适用于 JAVA 应用、Spring Boot 框架 • 侵入性强 • 升级成本高、版本碎片化严重 • 内容多、门槛高 • 治理功能仍然不全5/总页数 优点 • 微服务治理与业务逻辑解耦 • 异构系统的统一治理 • 三大技术优势： • 可观察性 • 流量控制 • 安全 Service Mesh 的优缺点 缺点 • 增加了复杂度 • 整体链路的复杂度 ！15/总页数 注册中心 - Consul • 架构设计 • 多地域？ • 多租户？16/总页数 通过治理策略保证服务高可用 /0317/总页数 治理策略 & 高可用 描述 N个9 可用性级别 年度停机时间 基本可用 2个9 99% 87.6小时 较高可用 3个9 99.9% 8.8小时 具备故障自动恢复 能力可用 4个9 99.99% 53分钟 极高可用 5个9 99.999% 限流的目的是通过对并发访问/请求进行限速或者一个时间窗口内的的请求进行 限速来保护系统，一旦达到限制速率则可以拒绝服务或进行流量整形。 • 限流无非就是针对超过预期的流量，通过预先设定的限流规则选择性的对某些请 求进行限流“熔断”。22/总页数 治理策略 & 高可用 • 微服务高可用设计手段 - 服务限流 • 接入层限流 • 调用外部限流服务限流 • 切面层/代理层限流 常用限 流架构23/总页数

ü编码：对请求数据进行编码并根据控制指令发送数据 ü解码：对IO数据进行解码并通过扩展机制通知订阅方 •定义扩展机制通知解码事件STREAMING 6 Ø定义Stream模型 ü 向上确保协议行为一致性 ü 为网络协议请求/响应提供可编程的抽象载体 ü 考虑PING-PONG，PIPELINE，分帧STREAM三种典型流程特征 Ø定义Stream生命周期，核心事件 Ø定义Stream层编/解码核心接口 TCP层自定义私有协议 • 自定义Codec • 自定义Stream • 其他 • 路由 • 后端管理4 性能单核优化点 1 Ø绑核 ü 更好的 runtime G-P-M data locality亲和性 ü 整体性能提升约 30% Ø内存 ü SLAB-style buffer pool ü 内存优化 ØIO ü IO 优化 ü IO 均衡 Ø调度 ü P调度均衡 ü 池化 worker Log 优化 ü Codec 优化：减少解包等绑核 2 Ø单核绑核 runtime 执行性能更好 ü单次写操作绑核 3us，不绑核 5us Ø更好的 G-P-M cache locality 亲和性 üRuntime 内存使用率提升，arena 区内存申请频率低，大小更小 üMheap 申请系统内存减少约60%内存 3 ØSLAB-style buffer pool ü减少内存 copy ü压测场景下内存复用率90%

• Metrics 收集产品化增强-支持多网络平面 电信系统一般会有多个网络平面的，主要原因包括：避免不同功能的网络之间的 相互影响； 网络设计冗余，增强系统网络的健壮性； 为不同的网络提供不同的 SLA ；通过网络隔离提高安全性；通过叠加多个网络增加系统带宽 上图中的Kubernets集群使用了Knitter网络插件，部署了四个网络平面产品化增强-支持多网络平面 Istio1.0中不支持多网 将TCP纳入Service Mesh管控还不成熟，成本远大于收益 Ø Service Mesh应主要关注L7，而不是L4 Shard A Shard B Shard C client 一致性哈希 client client产品化增强-TCP Service的处理 在Service Mesh中 Bypass TCP流量，让TCP请求跳过Service Mesh的处理，缺省发送到原 始请求目的地。

OpenSSL Committer无线移动战役 操作响应慢 操作无响应 Push没消息 Push消息慢 海外消息慢 收发图片慢 建连时长 建连成功率 链路稳定性 链路一致性 RPC错误率 Push实时性 海外RTT 数据效率 快 速 稳 定 高 效 移动客户痛点 性能指标 线下支付 大促 国际支付咻一咻与敬业福咻一咻的挑战 亿级用户快速进入 亿级用户同时点击 无论应用是否接入Mesh，接入了多少Mesh，都需要保证可正常处理请求，做到可 灰度、可回滚的兼容，平滑迁移 • 通用的框架能力（SOFAMosn/Envoy）无法直接满足复杂的、定制的业务能力，需 要进行针对性的扩展实现 • 需要融合主站已有的应用体系，如注册中心、配置中心等，这些也需要扩展实现 • 大规模场景下需要面对的资源占用，自动化问题、性能问题，稳定性问题兼容问题 § 不同的应用，部分Mesh化