作者 @lingsamuel，API7.ai 云原生技术专家，Apache APISIX Committer。
作者 @林志煌，API7.ai 技术工程师，Apache APISIX contributor。
服务网格是一种技术架构，它用于治理微服务零碎中各个服务之间的通信，旨在解决微服务间的流量（也称为东西向流量）。
在云原生利用中，一个利用的背地可能存在着成千盈百个服务，各个服务可能又有着若干个实例，各个实例的状态也始终在变动。在如此简单的服务运行环境中，如何保障用户的牢靠拜访以及维持业务的安稳运行成为一个很大的挑战，服务网格的治理计划便应运而生。
服务网格就像是微服务间的 TCP/IP，负责服务间的网络调用、限流限速、监控等。服务网格目前次要利用在 Kubernetes 平台上，其最经典的一种实现模式是 Sidecar 模式：将一些通用性能形象到 Sidecar 容器中，并将 Sidecar 容器与服务容器挂载在同一个 Pod 里。因为 Sidecar 容器与服务容器并行，且各个 Sidecar 间互相通信，独特形成了网格模式的网络，因而称之为服务网格。当然，Sidecar 并非惟一的一种服务网格实现模式，除此之外还有 DaemonSet 模式及 Ambient mesh 模式。
为什么须要服务网格？
在服务网格风行之前，很多微服务架构的服务治理都是通过微服务框架配合管制平台实现的，这种形式存在以下几个问题：
- 框架与业务耦合，整体复杂度与运维难度很高，且开发者须要对公共库有肯定的理解，没法只专一于业务实现。
- 须要保护多种语言版本的框架，减少了保护的老本。
- 微服务框架自身的降级老本比拟高，在降级时往往须要进行业务重启等操作。
- 线上存在很多版本的框架，会导致简单的兼容性思考。
面对以上这些问题，原 Twitter 工程师 Willian Morgan 提出了 Service Mesh 的概念，即服务网格。服务网格通过 Sidecar 模式实现在不侵入业务服务的状况下将基础设施与业务逻辑解耦，实现跨语言对立更新公布及运维。
服务网格将流量治理、可观测性和平安通信等性能下沉到根底组件，因而开发者无需关怀通信层和服务治理的具体实现，与通信相干的所有工作间接交给服务网格，让开发者可能更关注于业务的开发。基于服务网格的这些特点，后面提到的几个问题都可能失去无效解决。
服务网格是如何工作的？
服务网格不会为利用的运行时环境退出新性能，任何架构中的利用还是须要相应的规定来指定申请如何从 A 点达到 B 点。但服务网格的不同之处在于，它从各个服务中提取逻辑治理的服务间通信，并将其形象为一个基础架构层。
目前服务网格大多数采纳是 数据面 + 管制面 的架构模式，如下图所示：
其中管制面用于治理和配置数据面以及在运行时执行策略。单个网格中管制立体的所有实例共享雷同的配置资源。次要聚焦于平安、可观测性、流量管控等策略的解决和下发，同时还可能收集和集中数据立体的遥测数据，供运维人员应用。
而数据面通常以代理的模式实现，是由一个个的网络代理 Sidecar 组成，Sidecar 与业务利用实例并行，通过拦挡业务数据流以管控业务利用的流量。
在后面的介绍中有提到服务网格是将 Sidecar 设计模式在 Kubernetes 进行实现，通过容器化的形式实现了封装，Sidecar 主张以额定的容器来扩大或加强主容器，这个额定的容器被称为 Sidecar 容器，它与业务容器在同一个 Pod 中。而服务网格即是一个个 Sidecar 代理所形成的网格局网络。
服务网格的理论利用
在微服务架构中，工程师往往会为对外裸露的服务采取加密或拜访限度的措施以保障服务的平安，但却漠视了集群外部的流量通信安全，所以至今仍有很多微服务利用没有采取服务间通信的加密措施，集群外部的流量以明文的模式进行传输，非常容易导致外部流量受到数据窃听或是中间人攻打。
而为了避免集群外部流量受到攻打，通常会应用 mTLS 将通信数据进行加密。mTLS 能够用于确保服务网格中微服务之间的通信安全。它应用加密平安技术互相认证各个微服务并加密它们之间的流量。
尽管能够间接在微服务中定义通信安全策略并执行身份验证和加密，但在每一个微服务中去独自实现雷同的性能效率是很低的。而且减少性能还须要改变业务代码，侵入业务逻辑。且即使实现了性能，前期的降级迭代与测试都须要开发者投入额定精力去保护，无奈专一于业务性能的开发。
而应用服务网格，咱们就能够在不影响本来业务的状况下零感知的为服务提供 mTLS 通信。因为在服务网格中，服务通信相干的性能都被转移至 Sidecar 代理中实现。在整个实现过程中，业务利用都不会受到影响，升高开发者心智累赘。
当然，服务网格除了能够实现相似 mTLS 这类的外部流量平安配置性能，通过调整管制面的配置还能疾速的拓展包含流量管控，可观测性，协定编解码等更多功能。
更优的服务网格计划？
尽管服务网格解决了很多微服务架构中的痛点，但它也同时有本人的局限性，在软件开发中复杂度是不灭的，只是在不同的局部之间做转移。咱们将服务治理抽离为独自的一层就要面对流量链路的增长以及运维难度的晋升，且服务网格须要在云原生的环境中应用，这对于运维的业余能力及工程实践经验有了更高的要求。所以说技术只是用于解决问题的工具，服务网格能带来的价值还是得从利用的从理论状况登程。
作为 Apache 软件基金会的顶级我的项目，Apache APISIX 是一个动静、实时、高性能的云原生 API 网关，提供负载平衡、动静上游、灰度公布、服务熔断、身份认证、可观测性等丰盛的流量治理性能。在基于 APISIX 的扩大路线上，除了 APISIX Ingress 在云原生畛域被各大厂商开始关注外，基于 APISIX 的服务网格计划也在踊跃迭代中。
基于 APISIX 的服务网格计划——Amesh
Amesh 是 Apache APISIX 的服务网格库。它适配了 xDS 协定，能够从诸如 Istio 的管制立体中接收数据，并生成 APISIX 所需的数据结构，使得 APISIX 可能在服务网格畛域作为数据面发挥作用。
依附 Amesh，APISIX 能够工作在服务网格模式下，不应用传统的 etcd 作为数据中心，而是应用 shdict 与 Amesh 库间接进行数据交换，防止了额定的性能损耗，使得大规模部署成为可能。
通过应用 Amesh，能够在服务网格畛域取得 APISIX 具备的高性能、丰盛的流量治理性能、易扩展性等多种劣势。
Amesh 通过适配 xDS 协定，能够让 APISIX 代替 Istio 所应用的 Envoy 组件来接管集群流量。在理论应用中，APISIX 将作为 Pod 的 Sidecar 接管网格内的所有流量。目前 Amesh 的架构如下图所示：
通过架构图能够看到，通过 xDS 协定，Amesh 能够将 Istio 作为管制面，从 Istio 侧获取配置信息，并将其本义为 APISIX 所需的配置。
而网格外部的所有流量都将由 APISIX 接管。其中，APISIX 的配置核心被设置为 Amesh，这使得 APISIX 脱离 etcd 的依赖。Amesh 为 APISIX 提供了一种从 xDS 协定中获取配置信息的形式。
此外，Amesh 在 v0.2 中提供了额定的可选管制面组件：amesh-controller。Amesh Controller 减少了 Amesh 专用的 CRD，能够为 APISIX 配置一些 Istio 所不反对的额定性能。额定带有 amesh-controller 的架构如下图所示：
正如前文所提到的，Amesh Controller 是可选组件。在未装置时，Amesh 也能失常应用 Istio 的原生能力提供服务。在装置了 amesh-controller 后，Amesh 能自动检测到管制面的退出，并动静地从中获取配置，而无需重启。
Amesh controller 为 Amesh 提供了 Istio 无奈提供的 APISIX 特有性能。例如在装置 amesh-controller 后，用户能为服务配置 APISIX 原生具备的海量插件，使 APISIX 泛滥的插件在服务网格场景下也能开箱即用，而无需用户进行自定义的开发。
Amesh 倒退状态
目前 Amesh 我的项目正在踊跃开发中。在最近公布的的 v0.2 版本中，Amesh 新增了可选的管制面 amesh-controller 组件，为 Amesh 提供了 APISIX 所反对的弱小的插件零碎，大大加强了 Amesh 的可扩展性。
扩大能力
在应用 Amesh 时，如果是惯例的 Istio 部署，用户则能够通过 Lua 或 Wasm 来对 Envoy 进行性能扩大。
与 Envoy 原生能力相比，APISIX 官网即反对插件扩大能力，保护了 80+ 的插件可供用户应用，许多性能曾经原生集成。但因为在 Istio 中，不能对这些插件进行配置，无奈间接应用这些插件所提供的能力。
为此，Amesh v2.0 版本新增了一个管制面组件，即前文提到的 amesh-controller。它为用户提供了配置 APISIX 插件的能力，使 APISIX 泛滥的插件在服务网格场景下也能开箱即用，而无需用户进行自定义的开发。
利用示例
在 Amesh v0.2 版本中，能够通过装置 amesh-controller 并应用提供的 AmeshPluginConfig CRD 来进行 APISIX 的插件配置。
例如，咱们能够为申请的响应增加特定的 header，这里能够通过配置 APISIX 的 response-rewrite 插件实现。
假如咱们须要增加的 header 为 X-Header，其值为 AddedHeader，咱们能够配置如下的 AmeshPluginConfig，此时申请的响应中就会带上咱们所需的 header。
apiVersion: apisix.apache.org/v1alpha1
kind: AmeshPluginConfig
metadata:
name: ampc-sample
spec:
plugins:
- name: response-rewrite
config: '{"headers": {"X-Header":"AddedHeader"}}'总结
随着云原生的爆炸式倒退及服务网格的一直优化，将来的服务网格可能会齐全取代传统微服务架构，成为各个企业微服务及云原生革新的首选架构。尽管当初各种计划都还不太欠缺，但整体都属于螺旋回升的状态。当然，基于 APISIX 的服务网格也正朝着大家心目中的现实型服务网格解决方案奋进，也欢送各位对 APISIX 服务网格计划感兴趣的敌人们进行尝鲜。