什么时候不要用微服务？以 Istio 为例

本文最初发布于 Christian Posta 的个人博客，经原作者授权由 InfoQ 中文站翻译并分享。

在过去五年，我投入大量精力来帮助企业踏上云原生之旅。很大程度上，对团队（最终是组织）基于软件的技术交付速度进行现代化提升受到人员、过程和最终技术决策的影响。当应用程序的架构（由于各种人员 / 流程 / 技术因素）成为修改和“加快速度”的瓶颈时，微服务方法可能会合适，但也不是唯一的方法。

我曾在以前的文章中提到，许多团队都无法完美地实现它，让微服务运行需要克服一些“困难”。同时，我还提到一些长远来看可能对你工作有益的技术。我甚至还写了一本关于这个主题的书。

开始的时候，最好是远离微服务，不过现在，许多组织已经远远过了这个阶段。

你已经走上了微服务之路

如果你真的走上了微服务之路，那么当其不奏效时，不管是对自己还是对公司都要实事求是。改变路线可能才是产品成功的正确步骤。

如果微服务不奏效，要勇于承认

尽管出发点是好的，在你出于正当的理由开始使用微服务后，返回单体架构仍然可能是正确的选择。如果你做出决策时的假设或上下文发生了变化，那么回到单体架构也“没关系”。

在 Istio 社区（为微服务通信构建服务网格），控制平面的实现将逐渐从微服务方法转变为更趋向于单体的方法。在2019 年KubeConNA 的Istio 大会上，谷歌API 基础架构首席工程师和架构师 Louis Ryan 发表了演讲，详细描述了这样做的动机，并在设计文档中介绍了大致的情况。从Istio 1.5 开始，我们应该就可以看到 istiod方法的效果， 以前分配给各种微服务部署的功能将被合并到一个守护进程中。

Istio 用于帮助解决由微服务 / 云架构引入的应用程序网络难题，那么 Istio 本身为什么要远离微服务架构呢？最直接的答案是：

事实证明，微服务方法非常复杂，但没有提供预期的价值或目标。相反，它违背了这些目标。

对于 Istio 项目来说，单体架构似乎能更好地实现这些目标。下面，我们将做进一步地分析。

Istio 以微服务的方式实现

Istio 是一个开源的服务网格，其架构与其他服务网格的实现类似，包括一个控制平面和一个数据平面。数据平面由与每个应用程序实例共存并位于请求路径中的代理组成。控制平面位于请求路径之外，用于管理和控制数据平面的行为。

过去，Istio 的控制平面被实现为可单独部署的服务，它们的用途如下：

• Pilot —— 核心数据平面配置（xDS）服务器
• Galley —— 配置监控、验证、转发
• Injector —— 负责自动注入数据平面并设置引导程序
• Citadel —— 证书签名、Secret 生成、CA 集成
• Telemetry —— 一种“混合器”组件，负责将遥测数据聚合到各种后端
• Policy —— 一个请求路径“混合器”组件，负责执行策略

这些服务将根据一组操作人员定义的配置，共同提供和管理数据平面。

微服务的好处

微服务可以减少系统更改时的分歧，提升组织速度。在微服务架构中，每个服务可能都是独立运营的（每个服务都有自己的团队），并且有独立于其他服务的发布节奏 / 生命周期。这将使开发人员和运营人员可以并行不悖，而不需要进行锁定 / 同步 / 协调（这些可能会减慢部署和特性更改的速度），提升了更改速度。

服务可能会被进一步分解的另一个原因是它的使用模式和可伸缩性。举个简单的例子，一个具有大量读写操作的服务可以从读写操作分离中受益，因为读操作可能会消耗更多的内存（可能需要比较多的缓存空间才能提供超快的读取速度），而写操作可能会消耗更多的存储或网络。你能在可以独立伸缩的机器 / 配额上优化服务的读操作部分（内存更大），然后在其他具有 SSD 或经过优化的 EBS/SAN 的机器上优化服务的写操作部分。

以下是其他可能让你将应用分解成服务的原因：

• 安全问题
• 领域划分
• 不同的语言优化
• 服务的重要性

采用微服务架构的首要代价是复杂性。当你从一个东西（单体）变成一堆相互通信的小东西（针对特定问题进行了优化）时，显著增加了架构和运行这些东西所需的基础设施的复杂性。

如果你实现了微服务的好处，那么这可能是一个必要的代价。如果没有，你最好评估一下你的假设，并改变路线。这就是 Istio 现在的情况。

改变路线

首先，要了解的是谁在开发和运营你的服务架构。在 Istio 社区，项目中不同的组件由不同的社区工作组负责。另一方面，下载和操作 Istio 的人并不是这样划分的。事实上，根据到目前为止的观察，Istio 控制平面是由同一组人（甚至是一个人）操作的。在某种程度上，如果 Istio 控制平面的一组微服务作为一个较大的 SaaS 运行，那么它会工作得很好，但在目前的使用中，情况似乎并非如此。

其次，要了解的是发布是如何完成的？服务可以独立发布吗？Istio 的答案是“理论上是”，但实际上似乎不是这样。Istio 的新版本发布时，需要升级 / 部署所有控制面组件。

最后，在 Istio 的情况下，你可能会问，“对于各种不同的组件，难道没有不同的伸缩变量和安全考虑吗？”老实说，并没有。下面这段话节选自 Istio istiod的设计文档 ：

然而，对于现在的大多数 Istio 组件来说，情况并非如此——控制平面的成本主要由一个特性（服务于 XDS）决定。相比之下，其他控制平面特性都有边际成本，因此，分离的价值不大。

出于安全考虑，控制平面的所有服务都有相同的权限等级：

现状并非如此，Mutating Webhook、Envoy Bootstrap 和 Pilot 的权限在许多方面与 Citadel 相似，因此，对它们进行攻击造成的伤害几乎相同。

正如 Istiod 设计文档的所言：“复杂性是万恶之源，否则：我怎么能学会不再忧虑并爱上单体”。

istiod是一个单体，它支持以前版本的所有功能，并且显著降低了复杂性。请注意，以前组成控制平面的服务在项目中仍然是作为子模块实现（包括边界和契约等），但操作体验得到改善。操作人员现在只需要考虑运行和升级单个二进制文件，而不再是一批二进制文件。

对于 Istio 来说，采用单体控制平面，可以大大降低复杂性，而这种复杂性之前并没有为我们带来足够的回报：

• 只有一个服务需要部署，安装 / 升级变得简单了
• 配置复杂性降低了，因为不再需要通过配置编排服务
• 问题调式更容易了（只需要在一个地方查找问题，而不是多个地方）
• 提高了效率，降低了数据传输开销、共享缓存，等等

想了解更多信息，请参阅 Istiod 的设计文档。

另外，你可以观看我做的istiod方法演示，它应该会出现在 Istio 1.5 中。请注意，该演示使用了 Istio 的 super alpha 版本，所以还不是很完美。

小结

我很高兴看到 Istio 社区继续改进 Istio 的可用性和可操作性。Istio 控制平面的单体部署对这个项目很有意义。这对你的项目有意义吗？如果是这样，你会考虑吗？你是否也会像这样计算自己的微服务架构（和相关基础设施）的价值与复杂性比，从而确定变换方法的时间呢？