服务迁移之路 | Spring Cloud向Service Mesh转变

Spring Cloud基于Spring Boot开发，提供一套完整的微服务解决方案，具体包括服务注册与发现，配置中心，全链路监控，API网关，熔断器，远程调用框架，工具客户端等选项中立的开源组件，并且可以根据需求对部分组件进行扩展和替换。

Service Mesh，这里以Istio（目前Service Mesh具体落地实现的一种，且呼声最高）为例简要说明其功能。 Istio 有助于降低这些部署的复杂性，并减轻开发团队的压力。它是一个完全开源的服务网格，可以透明地分层到现有的分布式应用程序上。它也是一个平台，包括允许它集成到任何日志记录平台、遥测或策略系统的 API。Istio的多样化功能集使你能够成功高效地运行分布式微服务架构，并提供保护、连接和监控微服务的统一方法。

从上面的简单介绍中，我们可以看出为什么会存在要把Spring Cloud体系的应用迁移到Service Mesh这样的需求，总结下来，有四方面的原因：

功能重叠

来简单看一下他们的功能对比：

功能列表	Spring Cloud	Isito
服务注册与发现	支持，基于Eureka，consul等组件，提供server，和Client管理	支持，基于XDS接口获取服务信息，并依赖“虚拟服务路由表”实现服务发现
链路监控	支持，基于Zikpin或者Pinpoint或者Skywalking实现	支持，基于sideCar代理模型，记录网络请求信息实现
API网关	支持，基于zuul或者spring-cloud-gateway实现	支持，基于Ingress gateway以及egress实现
熔断器	支持，基于Hystrix实现	支持，基于声明配置文件，最终转化成路由规则实现
服务路由	支持，基于网关层实现路由转发	支持，基于iptables规则实现
安全策略	支持，基于spring-security组件实现，包括认证，鉴权等，支持通信加密	支持，基于RBAC的权限模型，依赖Kubernetes实现，同时支持通信加密
配置中心	支持，springcloud-config组件实现	不支持
性能监控	支持，基于Spring cloud提供的监控组件收集数据，对接第三方的监控数据存储	支持，基于SideCar代理，记录服务调用性能数据，并通过metrics adapter，导入第三方数据监控工具
日志收集	支持，提供client，对接第三方日志系统，例如ELK	支持，基于SideCar代理，记录日志信息，并通过log adapter，导入第三方日志系统
工具客户端集成	支持，提供消息，总线，部署管道，数据处理等多种工具客户端SDK	不支持
分布式事务	支持，支持不同的分布式事务模式：JTA，TCC，SAGA等，并且提供实现的SDK框架	不支持
其他	……	……

从上面表格中可以看到，如果从功能层面考虑，Spring Cloud与Service Mesh在服务治理场景下，有相当大量的重叠功能，从这个层面而言，为Spring Cloud向Service Mesh迁移提供了一种潜在的可能性。

服务容器化

在行业当前环境下，还有一个趋势，或者说是现状。越来越多的应用走在了通往应用容器化的道路上，或者在未来，容器化会成为应用部署的标准形态。而且无论哪种容器化运行环境，都天然支撑服务注册发现这一基本要求，这就导致Spring Cloud体系应用上容器的过程中，存在一定的功能重叠，有可能为后期的应用运维带来一定的影响，而Service Mesh恰恰需要依赖容器运行环境，同时弥补了容器环境所欠缺的内容（后续会具体分析）。

术业有专攻

从软件设计角度出发，我们一直在追求松耦合的架构，也希望做到领域专攻。例如业务开发人员希望我只要关心业务逻辑即可，不需要关心链路跟踪，熔断，服务注册发现等支撑工具的服务；而平台支撑开发人员，则希望我的代码中不要包含任何业务相关的内容。而Service Mesh的出现，让这种情况成为可能。

语言壁垒

目前而言Spring Cloud虽然提供了对众多协议的支持，但是受限于Java技术体系。这就要求应用需要在同一种语言下进行开发（这不一定是坏事儿），在某种情况下，不一定适用于一些工作场景。而从微服务设计考虑，不应该受限于某种语言，各个服务应该能够相互独立，大家需要的是遵循通信规范即可。而Service Mesh恰好可以消除服务间的语言壁垒，同时实现服务治理的能力。

基于以上四点原因，当下环境，除了部分大多已经提前走在了Service Mesh实践的道路上互联网大厂以外（例如蚂蚁金服的SOFASTACK），也有大部分企业已经开始接触Service Mesh，并且尝试把Spring Cloud构建的应用，迁移到Service Mesh中。

Spring Cloud向Service Mesh的迁移方案

Spring Cloud向Service Mesh迁移，从我们考虑而言大体分为七个步骤，如图所示：

Spring Cloud架构解析

Spring Cloud架构解析的目的在于确定需要从当前的服务中去除与Service Mesh重叠的功能，为后续服务替换做准备。我们来看一个典型的Spring Cloud架构体系，如图所示：

从图中我们可以简要的分析出，一个基于Spring Cloud的微服务架构，主要包括四部分内容：服务网关，应用服务，外围支撑组件，服务管理控制台。

• 服务网关

  服务网关涵盖的功能包括路由，鉴权，限流，熔断，降级等对入站请求的统一拦截处理。具体可以进一步划分为外部网关（面向互联网）和内部网关（面向服务内部管理）。

• 应用服务

  应用服务是企业业务核心。应用服务内部由三部分内容构成：业务逻辑实现，外部组件交互SDK集成，服务内部运行监控集成。

• 外围支撑组件
  外围支撑组件，涵盖了应用服务依赖的工具，包括注册中心，配置中心，消息中心，安全中心，日志中心等。

  
  

• 服务管理控制台
  服务管理控制台面向服务运维或者运营人员，实现对应用服务运行状态的实时监控，以及根据情况需要能够动态玩成在线服务的管理和配置。

这里面哪些内容是我们可以拿掉或者说基于Service Mesh（以Istio为例）能力去做的？分析下来，可以替换的组件包括网关（gateway或者Zuul，由Ingress gateway或者egress替换），熔断器（hystrix，由SideCar替换），注册中心（Eureka及Eureka client，由Polit，SideCar替换），负责均衡（Ribbon，由SideCar替换），链路跟踪及其客户端（Pinpoint及Pinpoint client，由SideCar及Mixer替换）。这是我们在Spring Cloud解析中需要完成的目标：即确定需要删除或者替换的支撑模块。

服务改造

服务单元改造的目的在于基于第一步的解析结果，完成依赖去除或者依赖替换。根据第一步的分析结果服务单元改造分为三步：

1. 删除组件，包括网关，熔断器，注册中心，负载均衡，链路跟踪组件，同时删除对应client的SDK；

2. 替换组件，采用httpClient 的SDK支持http协议的远程调用（原来在Ribbon中），由原来基于注册中心的调用，转变成http直接调用；

3. 配置信息变更，修改与删除组件管理的配置信息以及必要的组件交互代码（根据实际应用情况操作）；
   
   

当然服务单元改造过程中，还会涉及到很多的细节问题，都需要根据应用特点进行处理，这里不做深入分析。

服务容器化

服务容器化是目前应用部署的趋势所在。服务容器化本身有很多不同的方式，例如基于Jenkins的pipeline实现，基于docker-maven-plugin + dockerfile实现，当然还有很多不同的方式。这里以Spring Cloud一个demo服务通过docker-maven-plugin+dockerfile实现说明为例：

简易的一个服务的Dockerfile如下所示：

ROM openjdk:8-jre-alpine
ENV TZ=Asia/Shanghai \
    SPRING_OUTPUT_ANSI_ENABLED=ALWAYS \
    JAVA_OPTS="" \
    JHIPSTER_SLEEP=0
RUN ln -snf /usr/share/zoneinfo/$TZ /etc/localtime && echo $TZ > /etc/timezone
CMD echo "The application will start in ${JHIPSTER_SLEEP}s..." && \
    sleep ${JHIPSTER_SLEEP} && \
    java ${JAVA_OPTS} -Djava.security.egd=file:/dev/./urandom -jar /app.jar
    # java ${JAVA_OPTS} -Djava.security.egd=environment:/dev/./urandom -jar /app.@project.packaging@

EXPOSE 8080
ADD microservice-demo.jar /app.jar

文件中定义了服务端口以及运行命令。

Maven-docker-plugin的插件配置如下所示：

[code]<build>
    <finalName>microservice-demo</finalName>
    <plugins>
        ......
        <plugin>
            <groupId>com.spotify</groupId>
            <artifactId>docker-maven-plugin</artifactId>
            <version>1.2.0</version>
            <executions>
                <execution>
                    <id>build-image