唯品会的Service Mesh三年进化史

前言

今年在Goolge的推动，和K8S社区的惯性力量下，Service Mesh的风很大。蓦然回首，唯品会的服务化体系OSP(Open Service Platform) 在三年前就走上了ServiceMesh的路，一股淡淡的自豪，和对定下基调的前老板的佩服。

每种架构风格，由于各司不同的历史因果，现实状况，以及对采纳新架构的诉求和希望，都会有不同的实现路线。我们的SM在实战中一点点演化而来，与 Istio由谷歌IBM的超级架构师们画出来的架构也有不同之处。希望通过分享我们的演进过程，能给各司里同样在往SM演进中的架构师们一个参考。

SM演进史

一、标准服务化体系阶段

如果用两根手指将Local Proxy 和 Remote Proxy的框框按住，就是个标准的服务化框架。

传输与序列化层

当时还没有GRPC，自己拿Netty撸了一个TCP长连接，多路复用，异步IO的传输层，基于Thrift协议的序列化。

当然，这个组合从性能上现在看也不过时，自定义TCP不比HTTP2弱， Thrift 也比ProtocolBuffer略快，我们还支持基于 Java 类来定义Thrift接口，而不是原生Thrift，PB的有额外学习成本的中立语言，完美。

缺点嘛，就是跨语言时会略尴尬，虽然原生的Thrift也在某种程度上跨语言，但我们除了保留Thrift序列化协议外，其他从头到脚都重新实现了，也就不再能从它那借力。

服务注册中心

当时的大环境下，ZooKeeper也是比较流行的注册中心选择，不过最近在做去ZK化，改为自研的Http Api Server，数据用 Redis 或 Etcd存储。

API网关

当然要有入口网关，将外网的HTTP请求，经过认证，安全防刷， 再转换为OSP调用后端服务。

服务路由

服务的注册发现，负载均衡，路由定制，机房策略等路由策略，超时，重试，熔断等可用性策略，我们统称为路由逻辑。

我司的主力语言，前端是 PHP 和 Java，后端是Java，在调用端有着硬性的跨语言需求。

SM第一步

上述的路由逻辑，如果在每种语言实现一次客户端，显然是不合算的。为了PHP，将这些逻辑抽取成独立的Proxy。

SM第二步

这个独立的Proxy，是部署成传统的集中式的Proxy集群，还是当时还不很著名的本地SideCar模式呢？

在公司的体量下，有着强烈的去中心化的愿望，所以我们选了SideCar模式。

SM第三步

PHP使用了Proxy，那Java呢，继续像dubbo一样在客户端里可以吗？

这个当时有比较大的争议，因为毕竟多经过了一层节点，虽然本地连接不经过网络，也很难说性能毫无影响。 为此我们还专门做了个基于Unix Domain Socket的版本，但后来觉得性能足够，一直没上线。

最后，老板力排众议，一是为了架构统一性，二是因为我们的Proxy功能还不成熟，而使用它的应用又特别多，如果不独立出来，很难推动快速升级。所以统一使用了Proxy模式。

SM第四步

SideCar模式虽好，但是存在单点的问题，如果SideCar在升级，或者挂掉了怎么办？

SideCar升级，可以联动同一台机上的应用先摘除流量。

SideCar挂掉，可以搞个脚本把它自动重新拉起。但重新拉起的间隔里还是会丢失的请求，如果重新拉起还是失败呢？

作为一个架构师，高可用的观念是深入到骨子里的，所以我们又在每个机房搭建了一个Remote Proxy集群，并在客户端里的SDK加入了如下的逻辑：

“如果本地Proxy不可用或宣称自己准备关闭，就将请求无损转发到Remote Proxy，再启动一个监视器观察本地Proxy什么时候重新可用。”

至此，一个封闭的服务化框架完备了，我们有了标准的服务化体系。能力上，也比当时久不更新的Dubbo，还有后来的Netflix，SpringCloud要强不少。

二，按不住的多语言的客户端接入

时间匆匆过， 一个公司里，总是按不住会有更多的语言出现，比如Node.js, C++, Go，像前面说的，再撸一次TCP/Thrift 感觉有点累了，这些也不是主流语言，花太多时间在上面不值得。 所以，我们在Proxy上额外支持了HTTP/JSON的传输层，再根据注册中心里的元数据，重新序列化成Thrift来调用后端服务就好了。

我们还发现，在PHP里用Thrift，还不如它内置的C写的HTTP/JSON库快。

不过，我们也不想在这些客户端再实现一次本地SideCar与Remote Proxy的切换逻辑了，反正这些非主流语言的客户端的调用量不会很大，就通通去调用Remote Proxy集群好了。哪天撑不住时，可能会改用前面说的不那么完美的方案。

至此，多语言的客户端完全咩有接入限制了。

三， 普通Web应用也想零成本变身服务化

时间又匆匆过，又有大量原来的Web应用，不想改造成OSP应用，又想作为一个服务，或者接入API网关，或者加入服务化大家庭，享受各种服务治理的能力。

为此，我们开发了一个很轻量的注册器，也是以sidecar的形式运行，不断的对Web应用的做健康检查，与注册中心进行注册，心跳，和反注册。

当然，免费的午餐肯定没那么好吃，比如没有了基于IDL生成SDK的与客户端的契约化编程，没有了高效的传输层序列化层，没有了限流，自动隔离线程池，ClassLoader预热，闲时主动GC等等细微的Runtime加强。

至此，多语言的服务端也完全咩有问题了。

四、容器化了，容器化了

为了容器化，sidecar跑在哪里，又成了问题。 如果跑在每一个Pod里，一来呢，身为Java应用，堆内堆外内存吃得有点多；二来呢，升级Proxy时，又要重新发布每一个应用；

所以，我们选择了DaemonSet的形式，每台宿主机上只运行一个Proxy，Proxy启动时把自己的IP写在一个共享文件里，这个文件也Mount进各个容器里面，各个客户端会监听这个文件。

为了隔离性，Proxy加了个来源IP的限流，效果就是单个容器的调用高于2万QPS时，第二万零一个请求开始就把它临时重定向到Remote Proxy集群。 十秒钟后再重试本地Proxy，如果还是高，又继续打发过去。

另一个改动，我们之前基于IP来定义路由规则（ 比如把一些消耗较大的接口，都发送到隔离的三台机器上）。容器里IP不固定了怎么办？

我们引入了一个部署池的概念，比如一个应用有两个部署池，一个3台机器，另一个20台机器，这个部署池的名字，会注册为服务实例的元信息。在服务路由里就用这个池的名字来定义规则。

Istio 的区别

1. Server端无入口Agent

Server端前面也摆一个Agent，全部流量都流经它，有点重。

如果已经是OSP应用，当然没必要摆这个Agent了。如果是一个希望零成本变身的Web应用，那我们回顾一下服务端要做的事情：

一是服务注册和心跳。 我们在应用旁边摆了个轻量级的注册与心跳器来实现。

二是分布式调用链记录。分布式调用链监控原本就支持Web应用呀，不需要额外的Agent。

三是服务端授权，服务端限流之类必须在服务端进行的服务治理，相对没那么重要与常用，真的需要要时同样以Servlet WebFilter 或多语言SDK包方式提供。

所以，这个偏重的Agent暂时没有太大必要。

2. Client端不基于IPTable劫持

为了客户端零改造成本，Istio里基于IPTable，将Client发出的所有请求劫持到Proxy上。但IPTable的性能一般，尤其是一个环境里有很多应用时，性能更加跌得很厉害。所以我们就不节约客户端的一点点改造成本了。

基于SDK访问支持Local Proxy与Remote Proxy的完美切换，比IPTable的方案更加的高可用。

但如果某种语不想写这种复杂SDK，要么全部打到本地Proxy(等于IPTable），要么全部直接访问 Remote Proxy集群。

3. 没有画大饼用的Mixer

为了Proxy的可替换性，Istio里将与基础设施相关的部分都提取到中央的Mixer里，比如分布式调用链跟踪都分离出来这个太那啥了，一个是性能，一个是中央化基础设施的容量限制。 虽然理解Google架构师们为了画大饼的无奈，但自用体系，不需要考虑Proxy的可替换性时，还是把该下沉到Proxy的下沉下去。

4. SideCar以DaemonSet形式运行

因为是Java，堆内堆外要3G左右，所以每台宿主机只运行一个Proxy。 如果内存足够，闭上眼睛把它打进Pod里也可以的，不是原则性的问题。

5. 完全不依赖K8S和容器技术

这么一路走来，当然不会依赖于K8S。目前Istio们为了节约开发精力而完全依赖K8S，其实也大大局限了它们的适用范围。

6. 路由和路由是不一样的，熔断和熔断是不一样的

一个词能涵盖完全不同级别的实现。大家都说路由，但比如Dubbo，比如OSP，才算是真正的规则路由。其他负载均衡，熔断，重试等等，也可以做得很不同。