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AWS App Mesh vs Istio

作者: 马若飞,lead software engineer in FreeWheel,《Istio实战指南》作者,ServiceMesher社区管委会成员。

前言

近两年随着微服务架构的流行,服务网格(Service Mesh)技术受到了越来越多的人关注,并拥有了大批的拥趸。目前市面上比较成熟的开源服务网格主要有下面几个:Linkerd,这是第一个出现在公众视野的服务网格产品,由Twitter的finagle库衍生而来,目前由Buoyant公司负责开发和维护;Envoy,Lyft开发并且是第一个从CNCF孵化的服务网格产品,定位于通用的数据平面或者单独作为Sidecar代理使用;Istio,由Google、IBM、Lyft联合开发的所谓第二代服务网格产品,控制平面的加入使得服务网格产品的形态更加完整。

服务网格技术作为构建云原生应用的重要一环,逐渐的被越来越多的人和厂商认可,并看好它的发展前景。在Istio大红大紫的今天,作为和Google在云服务市场竞争的Amazon来说,自然不愿错失这块巨大的蛋糕。他们在今年4月份发布了自己的服务网格产品:AWS App Mesh。本文会聚焦于Istio和App Mesh这两个产品,通过横向的对比分析让大家对它们有一个更深入的认识。

概念

产品定位

从官方的介绍来看,Istio和App Mesh都比较明确的表示自己是一种服务网格产品。Istio强调了自己在连接、安全、控制和可视化4个方面的能力;而App Mesh主要强调了一致的可见性和流量控制这两方面能力,当然也少不了强调作为云平台下的产品的好处:托管服务,无需自己维护。

从某种程度上讲,Istio是一个相对重一点的解决方案,提供了不限于流量管理的各个方面的能力;而App Mesh是更加纯粹的服务于运行在AWS之上的应用并提供流控功能。笔者认为这和它目前的产品形态还不完善有关(后面会具体提到)。从与AWS内部开发人员的沟通中可以感觉到,App Mesh应该是一盘很大的棋,目前只是初期阶段而已。

核心术语

和AWS里很多产品一样,App Mesh也不是独创,而是基于Envoy开发的。AWS这样的闭环生态必然要对其进行改进和整合。同时,也为了把它封装成一个对外的服务,提供适当的API接口,在App Mesh这个产品中提出了下面几个重要的技术术语,我们来一一介绍一下。

  • 服务网格(Service mesh):服务间网络流量的逻辑边界。这个概念比较好理解,就是为使用App mesh的服务圈一个虚拟的边界。
  • 虚拟服务(Virtual services):是真实服务的抽象。真实服务可以是部署于抽象节点的服务,也可以是间接的通过路由指向的服务。
  • 虚拟节点(Virtual nodes):虚拟节点是指向特殊工作组(task group)的逻辑指针。例如AWS的ECS服务,或者Kubernetes的Deployment。可以简单的把它理解为是物理节点或逻辑节点的抽象。
  • Envoy:AWS改造后的Envoy(未来会合并到Envoy的官方版本),作为App Mesh里的数据平面,Sidecar代理。
  • 虚拟路由器(Virtual routers):用来处理来自虚拟服务的流量。可以理解为它是一组路由规则的封装。
  • 路由(Routes):就是路由规则,用来根据这个规则分发请求。

appmesh

上面的图展示了这几个概念的关系:当用户请求一个虚拟服务时,服务配置的路由器根据路由策略将请求指向对应的虚拟节点,这些节点本质上是AWS里的EKS或者ECS的节点。

那么这些App Mesh自创的术语是否能在Istio中找到相似甚至相同的对象呢?我归纳了下面的表格来做一个对比:

App Mesh
Istio
服务网格(Service mesh)
Istio并未显示的定义这一概念,我们可以认为在一个集群中,由Istio管理的服务集合,它们组成的网络拓扑即是服务网格。
虚拟服务(Virtual services)
Istio中也存在虚拟服务的概念。它的主要功能是定义路由规则,使请求可以根据这些规则被分发到对应的服务。从这一点来说,它和App Mesh的虚拟服务的概念基本上是一致的。
虚拟节点(Virtual nodes)
Istio没有虚拟节点的概念,可以认为类似Kubernetes里的Deployment。
虚拟路由器(Virtual routers) Istio也没有虚拟路由器的概念。
路由(Routes)
Istio中的目标规则(DestinationRule)和路由的概念类似,为路由设置一些策略。从配置层面讲,其中的子集(subset)和App Mesh路由里选择的目标即虚拟节点对应。但Istio的目标规则更加灵活,也支持更多的路由策略。

从上面的对比看出,App Mesh目前基本上实现了最主要的流量控制(路由)的功能,但像超时重试、熔断、流量复制等高级一些的功能还没有提供,有待进一步完善。

架构

AWS App Mesh是一个商业产品,目前还没有找到架构上的技术细节,不过我们依然可以从现有的、公开的文档或介绍中发现一些有用的信息。

arch1

从这张官网的结构图中可以看出,每个服务的橙色部分就是Sidecar代理:Envoy。而中间的AWS App Mesh其实就是控制平面,用来控制服务间的交互。那么这个控制平面具体的功能是什么呢?我们可以从今年的AWS Summit的一篇PPT中看到这样的字样:

控制平面用来把逻辑意图转换成代理配置,并进行分发。

arch2

熟悉Istio架构的朋友有没有觉得似曾相识?没错,这个控制平面的职责和Pilot基本一致。由此可见,不管什么产品的控制平面,也必须具备这些核心的功能。

那么在平台的支持方面呢?下面这张图展示了App Mesh可以被运行在如下的基础设施中,包括EKS、ECS、EC2等等。当然,这些都必须存在于AWS这个闭环生态中。

arch3

而Istio这方面就相对弱一些。尽管Istio宣称是支持多平台的,但目前来看和Kubernetes还是强依赖。不过它并不受限于单一的云平台,这一点有较大的优势。

从可观测性来看,App Mesh依然发挥了自家生态的优势,可以方便的接入CloudWatch、X-Ray对服务进行观测。另外,App Mesh也提供了更大的灵活性,可以在虚拟节点里配置服务后端(可以是虚拟服务或者ARN),流量可以出站到这些配置的服务。这一点来说,和Istio的Mixer又有了异曲同工之妙。Mixer通过插件方式为Istio提供了极大的可扩展性,App Mesh在这一点上也不算落下风。

Istio的架构大家都非常熟悉了,这里就不再赘述了,感兴趣的同学可以直接去官网查看。

功能与实现方式

部署

Istio部署后类似一个网一样附着在你的Kubernetes集群上, 控制平面会使用你设置的资源;而App Mesh是一种托管方式,只会使用Envoy代理。完整安装后的Istio需要添加50个左右的CRD,而App Mesh只添加了3个CRD:meshes.appmesh.k8s.awsvirtualnodes.appmesh.k8s.awsvirtualservices.appmesh.k8s.aws。这一点也反映出了功能上的区别。

流量控制

尽管两者的数据平面都是基于Envoy,但它们提供的流量控制能力目前还是有比较大的差距的。在路由的设置方面,App Mesh提供了相对比较丰富的匹配策略,基本能满足大部分使用场景。下面是App Mesh控制台里的路由配置截图,可以看出,除了基本的URI前缀、HTTP Method和Scheme外,也支持请求头的匹配。

appmesh-route

Istio的匹配策略更加完善,除了上面提到的,还包括HTTP Authority,端口匹配,请求参数匹配等,具体信息可以从官方文档的虚拟服务设置查看。下面两段yaml分别展示了两个产品在虚拟服务配置上的差异。

App Mesh配置:

apiVersion: appmesh.k8s.aws/v1beta1
kind: VirtualService
metadata:
  name: my-svc-a
  namespace: my-namespace
spec:
  meshName: my-mesh
  routes:
    - name: route-to-svc-a
      http:
        match:
          prefix: /
        action:
          weightedTargets:
            - virtualNodeName: my-app-a
              weight: 1复制代码

Istio配置:

apiVersion: networking.istio.io/v1alpha3
kind: VirtualService
metadata:
  name: ratings-route
spec:
  hosts:
  - ratings.prod.svc.cluster.local
  http:
  - match:
    - headers:
        end-user:
          exact: jason
      uri:
        prefix: "/ratings/v2/"
      ignoreUriCase: true
    route:
    - destination:
        host: ratings.prod.svc.cluster.local复制代码

另外一个比较大的不同是,App Mesh需要你对不同版本的服务分开定义(即定义成不同的虚拟服务),而Istio是通过目标规则 DestinationRule 里的子集 subsets 和路由配置做的关联。本质上它们没有太大区别。

除了路由功能外,App Mesh就显得捉襟见肘了。就在笔者撰写本文时,AWS刚刚添加了重试功能。而Istio借助于强大的Envoy,提供了全面的流量控制能力,如超时重试、故障注入、熔断、流量镜像等。

安全

在安全方面,两者的实现方式具有较大区别。默认情况下,一个用户不能直接访问App Mesh的资源,需要通过AWS的IAM策略给用户授权。比如下面的配置是容许用户用任意行为去操作网格内的任意资源:

{
    "Version": "2012-10-17",
    "Statement": [
        {
            "Effect": "Allow",
            "Action": [
                "appmesh:*"
            ],
            "Resource": "*"
        }
    ]
}复制代码

而虚拟节点间的授权方面,App Mesh目前只有TLS访问的支持,且仅仅是预览版(Preview)并未正式发布。下面的配置展示了一个虚拟节点只容许tls方式的访问:

{
   "meshName" : "app1",
   "spec" : {
      "listeners" : [
         {
            "portMapping" : {
               "port" : 80,
               "protocol" : "http"
            },
            "tls" : {
               "mode" : "STRICT",
               "certificate" : {
                  "acm" : {
                     "certificateArn" : "arn:aws:acm:us-west-2:123456789012:certificate/12345678-1234-1234-1234-123456789012"
                  }
               }
            }
         }
      ],
      "serviceDiscovery" : {
         "dns" : {
            "hostname" : "serviceBv1.mesh.local"
         }
      }
   },
   "virtualNodeName" : "serviceBv1"
}复制代码

而Istio中端到端的认证是支持mTLS的,同时还支持JWT的用户身份认证。下面的配置分别展示了这两种认证方式:

apiVersion: "authentication.istio.io/v1alpha1"
kind: "Policy"
metadata:
  name: "reviews"
spec:
  targets:
  - name: reviews
  peers:
  - mtls: {}
origins:
- jwt:
    issuer: "https://accounts.google.com"
    jwksUri: "https://www.googleapis.com/oauth2/v3/certs"
    trigger_rules:
    - excluded_paths:
      - exact: /health复制代码

Istio的授权是通过RBAC实现的,可以提供基于命名空间、服务和HTTP方法级别的访问控制。这里就不具体展示了,大家可以通过官网文档来查看。

可观察性

一般来说,可以通过三种方式来观察你的应用:指标数据、分布式追踪、日志。Istio在这三个方面都有比较完整的支持。指标方面,可以通过Envoy获取请求相关的数据,同时还提供了服务级别的指标,以及控制平面的指标来检测各个组件的运行情况。通过内置的Prometheus来收集指标,并使用Grafana展示出来。分布式追踪也支持各种主流的OpenTracing工具,如Jaeger、Zipkin等。访问日志一般都通过ELK去完成收集、分析和展示。另外,Istio还拥有Kiali这样的可视化工具,给你提供整个网格以及微服务应用的拓扑视图。总体来说,Istio在可观察方面的能力是非常强大的,这主要是因为Mixer组件的插件特性带来了巨大的灵活性。

App Mesh在这方面做的也不错。在如下图虚拟节点的配置中可以看到,你可以配置服务的后端基础设施,这样流量就可以出站到这些服务。同时,在日志收集方面,也可以配置到本地日志,或者是其他的日志系统。

amob

另一方面,AWS又一次发挥了自己闭环生态的优势,提供了App Mesh与自家的CloudWatch、X-Ray这两个监控工具的整合。总的来说,App Mesh在可观察性上也不落下风。

总结

AWS App Mesh作为一个今年4月份才发布的产品,在功能的完整性上和Istio有差距也是情有可原的。从App Mesh的Roadmap可以看出,很多重要的功能,比如熔断已经在开发计划中。以笔者与AWS的开发人员了解的信息来看,他们还是相当重视这个产品,优先级很高,进度也比较快,之前还在预览阶段的重试功能在上个月也正式发布了。另外,App Mesh是可以免费使用的,用户只需要对其中的实例资源付费即可,没有额外费用。App Mesh一部分的开发重点是和现有产品的整合,比如Roadmap列出的使用AWS Gateway作为App Mesh的Ingress。借助着自己的生态优势,这种整合即方便快捷的完善了App Mesh,同时又让生态内的产品结合的更紧密,使得闭环更加的牢固,不得不说是一步好棋。

和App Mesh目前只强调流控能力不同,Istio更多的是把自己打造成一个更加完善的、全面的服务网格系统。架构优雅,功能强大,但性能上受到质疑。在产品的更迭上貌似也做的不尽如人意(不过近期接连发布了1.3到1.3.3版本,让我们对它的未来发展又有了期待)。Istio的优势在于3大顶级技术公司加持的强大资源,加上开源社区的反哺,控制好的话容易形成可持续发展的局面,并成为下一个明星级产品。但目前各大厂商都意识到了网格的重要性并推出自己的产品(AWS App Mesh,Kong的Kuma等),竞争也会逐渐激烈。未来是三分天下还是一统山河,让我们拭目以待。

参考

关于 ServiceMesher 社区

ServiceMesher 社区是由一群拥有相同价值观和理念的志愿者们共同发起,于 2018 年 4 月正式成立。

社区关注领域有:容器、微服务、Service Mesh、Serverless,拥抱开源和云原生,致力于推动 Service Mesh 在中国的蓬勃发展。

社区官网:https://www.servicemesher.com

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