Panoramica della gestione avanzata del traffico

Questo documento è rivolto ad amministratori di mesh o piattaforme e sviluppatori di servizi che hanno un livello di familiarità intermedio o avanzato con i concetti di Cloud Service Mesh e dei mesh di servizi e che determinano e configurano la modalità di gestione del traffico in un deployment di Cloud Service Mesh.

Cloud Service Mesh offre funzionalità avanzate di gestione del traffico che ti consentono di avere un controllo granulare sulle modalità di gestione del traffico. Cloud Service Mesh supporta i seguenti casi d'uso:

  • Routing granulare del traffico delle richieste a uno o più servizi.
  • Suddivisione del traffico in base al peso per distribuire il traffico su più servizi.
  • Criteri di mirroring del traffico che inviano richieste a un servizio di debug e le copiano in un altro. Il mirroring del traffico non è supportato con la risorsa TCPRoute o TLSRoute.
  • Distribuzione ottimizzata del traffico tra i backend di un servizio per un migliore bilanciamento del carico.

Queste funzionalità avanzate di gestione del traffico ti consentono di raggiungere i tuoi obiettivi di disponibilità e rendimento. Uno dei vantaggi dell'utilizzo di Cloud Service Mesh per questi casi d'uso è che puoi aggiornare la modalità di gestione del traffico senza dover modificare il codice dell'applicazione.

La gestione del traffico in un mesh di servizi Cloud Service Mesh si basa sulle seguenti risorse:

  • La risorsa Mesh, che identifica il mesh di servizi e rappresenta il componente responsabile del forwarding del traffico e dell'applicazione dei criteri. La risorsa Mesh identifica anche la porta di intercettazione del traffico.
  • La risorsa Gateway, che identifica i proxy intermedi e rappresenta il componente che ascolta un elenco di coppie di indirizzo IP:porta, inoltra il traffico e applica le norme.
  • Risorsa Route, che può essere di diversi tipi e contiene informazioni sul routing del traffico per la mesh. Le risorse Route identificano i nomi host e le porte che i client possono utilizzare per instradare il traffico ai servizi di backend. Di seguito sono riportati i tipi di risorse Route:
    • HTTPRoute, che è disponibile solo nei mesh che utilizzano i proxy Envoy. Quando utilizzi la risorsa HTTPRoute per configurare i proxy Envoy in modo che inviino richieste HTTP, sono disponibili tutte le funzionalità descritte in questo documento.
    • TCPRoute, che è disponibile solo nei mesh che utilizzano i proxy Envoy.
    • TLSRoute, che è disponibile solo nei mesh che utilizzano i proxy Envoy.
    • GRPCRoute, disponibile nei mesh che utilizzano proxy sidecar Envoy e gRPC senza proxy. Quando utilizzi applicazioni o servizi gRPC senza proxy con Cloud Service Mesh, alcune delle funzionalità descritte in questo documento non sono disponibili.
  • Servizio di backend a cui sono associate le risorse Route.

Configurazione

Per configurare la gestione avanzata del traffico, utilizza le stesse risorse Route e dei servizi di backend che utilizzi per configurare Cloud Service Mesh. Cloud Service Mesh, a sua volta, configura i proxy Envoy e le applicazioni gRPC proxyless per applicare i criteri di gestione avanzata del traffico che hai configurato.

In linea generale, devi:

  1. Configura una risorsa Mesh per identificare il mesh di servizi.

  2. Configura le risorse Route per eseguire le seguenti operazioni, in base alle caratteristiche della richiesta in uscita:

    1. Seleziona il servizio di backend a cui vengono indirizzate le richieste.

    2. (Facoltativo) Esegui azioni aggiuntive.

  3. Configura il servizio di backend per controllare la modalità di distribuzione del traffico ai backend e agli endpoint dopo la selezione di un servizio di destinazione.

Routing del traffico e azioni

In Cloud Service Mesh, il traffico viene instradato in base ai valori nelle risorse Mesh, Route e nel servizio di backend. Tutte le funzionalità avanzate di gestione del traffico relative a routing e azioni vengono configurate utilizzando gli oggetti Route.

Le sezioni seguenti descrivono le funzionalità avanzate di gestione del traffico che puoi configurare negli oggetti Route.

Gestione delle richieste

Quando un cliente invia una richiesta, questa viene gestita come descritto nei seguenti passaggi:

  1. La richiesta viene associata a una risorsa Route specifica come segue:

    • Se utilizzi Envoy:
      • L'intestazione host nella richiesta HTTP viene associata al campo hostnames in ogni risorsa HTTPRoute o GRPCRoute per selezionare la risorsa Route corretta per la richiesta. Solo le risorse HTTPRoute e GRPCRoute possiedono il campo hostnames.
      • L'indirizzo IP corrisponde al routing del traffico TCP utilizzando TCPPRoute.
      • SNI e ALPN vengono utilizzati per il passthrough TLS utilizzando TLSRoute.
      • Le risorse HTTPRoute e GRPCRoute associate a un Mesh o a un Gateway devono avere nomi host univoci. Se provi ad aggiungere più route con nomi host in conflitto, la configurazione viene rifiutata.
      • Analogamente, il campo IP:Port di TCPRoute deve essere univoco, altrimenti la configurazione viene rifiutata.
      • Analogamente, SNI e ALPN devono essere univoci per il TLSRoute.
      • Se sono presenti nomi host sovrapposti, ad esempio a.example.com e *.example.com, la richiesta corrisponde alla route più specifica.
    • Se utilizzi gRPC senza proxy:
      • I client gRPC senza proxy utilizzano lo schema di risoluzione dei nomi xds. Risolvono il valore hostname[:port] nell'URI di destinazione inviando una richiesta a Cloud Service Mesh.
      • Solo la porta di una risorsa GRPCRoute viene confrontata con la porta nell'URI di destinazione (ad esempio, xds:///example.hostname:8080). L'URI di destinazione deve corrispondere esattamente alla stringa nel campo hostnames di GRPCRoute.

  2. La risorsa Route può contenere ulteriori informazioni e regole di routing.

  3. Dopo aver selezionato il servizio di backend di destinazione, il traffico viene distribuito tra i backend o gli endpoint del servizio di backend di destinazione in base alla configurazione nella risorsa del servizio di backend.

Il secondo passaggio è descritto nella sezione seguente, Routing semplice basato su host e percorso. Il terzo passaggio è discusso in Routing e azioni avanzati.

Routing semplice basato su host e percorso

Cloud Service Mesh supporta uno schema di routing semplificato e uno più avanzato. Nello schema semplice, specifichi un host e, facoltativamente, un percorso. L'host e il percorso della richiesta vengono valutati per determinare il servizio di backend a cui viene indirizzata la richiesta.

  • L'host della richiesta è la parte del nome di dominio di un URL, ad esempio la parte dell'host dell'URL http://example.com/video/ è example.com.
  • Il percorso della richiesta è la parte dell'URL che segue il nome host. Ad esempio, la parte del percorso dell'URL http://example.com/video/ è /video.

Puoi configurare il routing semplice in base all'host e al percorso nella mappa di regole di routing, che è composta da quanto segue:

  • Un Mesh globale
  • Un HTTPRoute o un GRPCRoute

La maggior parte della configurazione viene eseguita in HTTPRoute. Dopo aver creato la mappa delle regole di routing iniziale, devi solo modificare la risorsa HTTPRoute.

La regola più semplice è una regola predefinita, in cui specifichi solo una regola host con caratteri jolly (*) e un matcher percorso con un servizio predefinito. Dopo aver creato la regola predefinita, puoi aggiungere altre regole che specificano host e percorsi diversi. Le richieste in uscita vengono valutate in base a queste regole come segue:

  • Se l'host di una richiesta (ad esempio example.com) corrisponde al nome host di HTTPRoute:

    1. Viene valutato RouteRule. RouteRule specifica come abbinare il traffico e come indirizzarlo quando viene trovato un'associazione.
    2. Ogni RouteRule contiene una o più corrispondenze di route che vengono valutate rispetto al percorso della richiesta.
    3. Se viene trovata una corrispondenza, la richiesta viene inoltrata al servizio specificato nel RouteAction.

Per ulteriori informazioni sui campi delle risorse di HTTPRoute e sul loro funzionamento, consulta la documentazione dell'API di servizio di rete.

Routing e azioni avanzati

Se vuoi fare di più che inoltrare una richiesta in base all'host e al percorso della richiesta, puoi configurare regole avanzate per inoltrare le richieste ed eseguire azioni.

A livello generale, il routing e le azioni avanzate funzionano nel seguente modo:

  1. Come per il routing semplice, l'host della richiesta viene confrontato con le regole host che configuri in HTTPRoute o GRPCRoute. Se l'host di una richiesta corrisponde al nome host, viene valutato HTTPRoute o GRPCRoute.
  2. Dopo aver selezionato un percorso, puoi applicare azioni.

Routing avanzato

Il routing avanzato è simile al routing semplice descritto in precedenza, tranne per il fatto che puoi specificare ulteriori condizioni di corrispondenza. Ad esempio, puoi specificare che una regola corrisponda all'intestazione di una richiesta se il nome dell'intestazione corrisponde esattamente o solo parzialmente, ad esempio in base al prefisso o al suffisso. Una regola può corrispondere in base alla valutazione del nome dell'intestazione rispetto a un'espressione regolare o su altri criteri, come il controllo della presenza di un'intestazione.

Per ulteriori condizioni di corrispondenza e dettagli per headerMatches e queryParameterMatches, consulta la pagina network services API REST.

Combinando i parametri host, percorso, intestazione e query con le condizioni di corrispondenza, puoi creare regole molto espressive che si adattano esattamente ai tuoi requisiti di gestione del traffico. Per maggiori dettagli consulta la tabella seguente.

Applicazione basata su HTTP Applicazione basata su gRPC
Host HTTP e host gRPC

L'host è la parte del nome di dominio dell'URL a cui fa riferimento l'applicazione.

Ad esempio, la parte dell'host dell'URL http://example.com/video/ è example.com.

L'host è il nome utilizzato da un client nell'URI del canale per collegarsi a un servizio specifico.

Ad esempio, la parte host dell'URI del canale xds:///example.com è example.com.
Percorsi HTTP e percorsi gRPC

Il percorso è la parte dell'URL che segue il nome host.

Ad esempio, la parte del percorso dell'URL http://example.com/video è /video.

Il percorso si trova nell'intestazione :path della richiesta HTTP/2 e ha il seguente aspetto: /SERVICE_NAME/METHOD_NAME.

Ad esempio, se chiami il metodo Download sul servizio gRPC Example, i contenuti dell'intestazione :path sono simili a /Example/Download.
Altre intestazioni gRPC (metadati) gRPC supporta l'invio di metadati tra il client gRPC e il server gRPC per fornire informazioni aggiuntive su una chiamata RPC. Questi metadati sono sotto forma di coppie chiave-valore che vengono trasmesse come intestazioni nella richiesta HTTP/2.

Azioni

Cloud Service Mesh ti consente di specificare le azioni intraprese dai proxy Envoy o dalle applicazioni gRPC proxyless durante la gestione di una richiesta. Le seguenti azioni possono essere configurate utilizzando Cloud Service Mesh.

Azione Nome del campo dell'API Descrizione
Reindirizzamenti redirect [pathredirect?] Restituisce un codice di risposta 3xx configurabile. Imposta inoltre l'Location intestazione di risposta con l'URI appropriato, sostituendo l'host e il percorso come specificato nell'azione di reindirizzamento.
Riscritture degli URL urlRewrite Riscrivi la parte del nome host dell'URL, la parte del percorso dell'URL o entrambe prima di inviare una richiesta al servizio di backend selezionato.
Trasformazioni intestazioni requestHeaderModifier/responseHeaderModifier? Aggiunge o rimuove le intestazioni delle richieste prima di inviare una richiesta al servizio di backend. Può anche aggiungere o rimuovere le intestazioni di risposta dopo aver ricevuto una risposta dal servizio di backend.
Mirroring del traffico requestMirrorPolicy

Oltre a inoltrare la richiesta al servizio di backend selezionato, invia una richiesta identica al servizio di backend mirror configurato su una base fire and forget. Il bilanciatore del carico non attende una risposta dal backend a cui invia la richiesta specchiata.

Il mirroring è utile per testare una nuova versione di un servizio di backend. Puoi anche utilizzarlo per eseguire il debug degli errori di produzione su una versione di debug del servizio di backend anziché sulla versione di produzione.
Suddivisione del traffico in base al peso weightDestination.serviceName

Consente di distribuire il traffico per una regola con corrispondenza a più backend, in proporzione a un peso definito dall'utente assegnato al singolo servizio di backend.

Questa funzionalità è utile per configurare i deployment graduali o i test A/B. Ad esempio, l'azione di route potrebbe essere configurata in modo che il 99% del traffico venga inviato a un servizio che esegue una versione stabile di un'applicazione, mentre l'1% del traffico venga inviato a un servizio separato che esegue una versione più recente dell'applicazione.
Nuovi tentativi retryPolicy Consente di configurare le condizioni in base alle quali il bilanciatore del carico riprova le richieste non riuscite, il tempo di attesa prima del nuovo tentativo e il numero massimo di tentativi consentiti.
Timeout timeout Specifica il timeout per il percorso selezionato. Il timeout viene calcolato dal momento in cui la richiesta viene completamente elaborata fino al momento in cui la risposta viene completamente elaborata. Il timeout include tutti i tentativi di ripetizione.
Fault injection faultInjectionPolicy Introduce errori durante l'elaborazione delle richieste per simulare errori, tra cui latenza elevata, sovraccarico del servizio, errori di servizio e suddivisione della rete. Questa funzionalità è utile per testare la resilienza di un servizio ai guasti simulati.
Criteri di sicurezza corsPolicy I criteri di condivisione delle risorse tra origini (CORS) gestiscono le impostazioni per l'applicazione delle richieste CORS.

Per ulteriori informazioni sulle azioni e sul loro funzionamento, consulta la pagina relativa all'API Network Services.

In ogni regola di routing, puoi specificare una delle seguenti azioni di routing:

  • Instrada il traffico a un singolo servizio (destination.serviceName)
  • Suddividi il traffico tra più servizi (destination.weight)
  • URL di reindirizzamento (redirect)

Inoltre, puoi combinare una delle azioni di routing menzionate in precedenza con una o più delle seguenti azioni di routing (chiamate azioni dei componenti aggiuntivi nella console Google Cloud):

  • Manipolare le intestazioni delle richieste o delle risposte (requestHeaderModifier/responseHeaderModifier)
  • Esegui il mirroring del traffico (requestMirrorPolicy)
  • Riscrivere l'host, il percorso o entrambi gli elementi dell'URL (urlRewrite)
  • Riprova le richieste non riuscite (retryPolicy)
  • Imposta timeout (timeout)
  • Introduci errori in una percentuale del traffico (faultInjectionPolicy)
  • Aggiungi il criterio CORS (corsPolicy)

Poiché le azioni sono associate a regole specifiche, il proxy Envoy o l'applicazione gRPC senza proxy può applicare azioni diverse in base alla richiesta che gestisce.

Distribuire il traffico tra i backend di un servizio

Come discusso in Gestione delle richieste, quando un client gestisce una richiesta in uscita, seleziona prima un servizio di destinazione. Dopo aver selezionato un servizio di destinazione, deve capire quale backend o endpoint deve ricevere la richiesta.

Distribuzione del traffico tra i backend.
Distribuzione del traffico tra i backend (fai clic per ingrandire)

Nel diagramma precedente, la Regola è stata semplificata. La Regola è tipicamente una regola host, un matcher percorso e una o più regole percorso o route. Il servizio di destinazione è il servizio(di backend). Backend 1, … e Backend n ricevono e gestiscono la richiesta. Questi backend possono essere, ad esempio, istanze di macchine virtuali (VM) Compute Engine che ospitano il codice dell'applicazione lato server.

Per impostazione predefinita, il client che gestisce la richiesta invia le richieste al backend integro più vicino con capacità disponibile. Per evitare di sovraccaricare un backend specifico, utilizza l'algoritmo di bilanciamento del carico round robin per bilanciare le richieste successive su altri backend del servizio di destinazione. In alcuni casi, però, potresti voler avere un controllo più granulare su questo comportamento.

Bilanciamento del carico, affinità sessione e protezione dei backend

Puoi impostare i seguenti criteri di distribuzione del traffico su ogni servizio.

Norme Nome del campo dell'API Descrizione
Modalità di bilanciamento del carico balancingMode Controlla la modalità di selezione di un gruppo di endpoint di rete (NEG) o di un gruppo di istanze gestite (MIG) dopo la selezione di un servizio di destinazione. Puoi configurare la modalità di bilanciamento per distribuire il carico in base alle connessioni simultanee e alla tasso di richieste.
Criterio di bilanciamento del carico localityLbPolicy Imposta l'algoritmo di bilanciamento del carico utilizzato per distribuire il traffico tra i backend all'interno di un NEG o di un gruppo di istanze gestite. Per ottimizzare il rendimento, puoi scegliere tra vari algoritmi (ad esempio il metodo round robin o la richiesta minima).
Affinità sessione sessionAffinity

Fornisce un tentativo secondo il criterio del "best effort" per inviare richieste da un determinato client allo stesso backend finché il backend è integro e dispone di capacità.

Cloud Service Mesh supporta quattro opzioni di affinità sessione: l'indirizzo IP del client, basata su cookie HTTP, basata su intestazione HTTP e affinità cookie generato (generata da Cloud Service Mesh).
Hash coerente consistentHash Fornisce un'affinità sessione soft in base a intestazioni HTTP, cookie o altre proprietà.
Interruttori di sicurezza circuitBreakers Imposta limiti superiori al volume di connessioni e richieste per connessione a un servizio di backend.
Rilevamento outlier outlierDetection Specifica i criteri per (1) rimuovere i backend o gli endpoint non integri dalle MIG o dalle NEG e (2) aggiungere di nuovo un backend o un endpoint quando è considerato sufficientemente integro per ricevere nuovamente il traffico. Il controllo di integrità associato al servizio determina se un backend o un endpoint è considerato integro.

Per ulteriori informazioni sulle diverse opzioni di distribuzione del traffico e sul loro funzionamento, consulta i seguenti documenti:

Esempi di casi d'uso

La gestione avanzata del traffico soddisfa molti casi d'uso. Questa sezione fornisce alcuni esempi di alto livello.

Puoi trovare altri esempi, incluso codice campione, in Configurare la gestione avanzata del traffico con Envoy e Configurare la gestione avanzata del traffico con servizi gRPC proxyless.

Routing del traffico granulare per la personalizzazione

Puoi indirizzare il traffico a un servizio in base ai parametri della richiesta. Ad esempio, potresti utilizzare questo servizio per offrire un'esperienza più personalizzata agli utenti Android. Nel seguente diagramma, Cloud Service Mesh configura il tuo mesh di servizi in modo da inviare richieste con l'intestazione user-agent:Android al servizio Android anziché al servizio generico.

Routing in base all'intestazione user-agent impostata su Android.
Routing in base all'intestazione user-agent impostata su Android (fai clic per ingrandire)

Suddivisione del traffico in base al peso per deployment più sicuri

Il deployment di una nuova versione di un servizio di produzione esistente può essere rischioso. Anche se i test vengono superati in un ambiente di test, potrebbe non essere consigliabile indirizzare tutti gli utenti alla nuova versione immediatamente.

Cloud Service Mesh ti consente di definire suddivisioni del traffico in base al peso per distribuire il traffico su più servizi. Ad esempio, puoi inviare l'1% del traffico alla nuova versione del servizio, monitorare il funzionamento di tutto e poi aumentare gradualmente la proporzione di traffico che va al nuovo servizio.

Suddivisione del traffico in base al peso in Cloud Service Mesh.
Suddivisione del traffico in base al peso in Cloud Service Mesh (fai clic per ingrandire)

Mirroring del traffico per il debug

Quando stai eseguendo il debug di un problema, può essere utile inviare copie del traffico di produzione a un servizio di debug. Cloud Service Mesh ti consente di configurare criteri di mirroring delle richieste in modo che le richieste vengano inviate a un servizio e le copie di queste richieste a un altro servizio.

Mirroring del traffico di Cloud Service Mesh.
Mirroring del traffico di Cloud Service Mesh (fai clic per ingrandire)

Bilanciamento del carico ottimizzato per le prestazioni

A seconda delle caratteristiche dell'applicazione, potresti scoprire di poter migliorare le prestazioni e la disponibilità ottimizzando la distribuzione del traffico tra i backend di un servizio. Con Cloud Service Mesh, puoi applicare algoritmi di bilanciamento del carico avanzati in modo che il traffico venga distribuito in base alle tue esigenze.

Il seguente diagramma, a differenza dei precedenti, mostra sia un servizio di backend di destinazione (Servizio di produzione) sia i backend per quel servizio di backend (Macchina virtuale 1, Macchina virtuale 2, Macchina virtuale 3). Con la gestione avanzata del traffico, puoi configurare la modalità di selezione di un servizio di backend di destinazione e la modalità di distribuzione del traffico tra i backend per quel servizio di destinazione.

Il bilanciamento del carico di Cloud Service Mesh.
Bilanciamento del carico di Cloud Service Mesh (fai clic per ingrandire)

Per ulteriori informazioni sul bilanciamento del carico con Cloud Service Mesh, consulta la Panoramica del bilanciamento del carico avanzato.

Passaggi successivi