Panoramica della gestione avanzata del traffico per le API di bilanciamento del carico

Questo documento è rivolto agli amministratori di mesh o piattaforme e agli sviluppatori di servizi che hanno un livello di familiarità intermedio e avanzato con i concetti di Cloud Service Mesh e mesh di servizi e che determinano e configurano la modalità di gestione del traffico in un deployment di Cloud Service Mesh. Questo documento si applica solo alle API di bilanciamento del carico, non alle API di routing dei servizi. Se il deployment Cloud Service Mesh utilizza le API di routing dei servizi, consulta Panoramica della gestione avanzata del traffico.

Cloud Service Mesh offre funzionalità avanzate di gestione del traffico che offrono un controllo granulare sulla 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 alla ponderazione per distribuire il traffico tra più servizi
  • Criteri di mirroring del traffico che inviano richieste a un servizio di debug e copiano in un altro
  • Distribuzione ottimizzata del traffico nei 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 prestazioni. Uno dei vantaggi dell'utilizzo di Cloud Service Mesh per questi casi d'uso è che puoi aggiornare il modo in cui viene gestito il traffico senza dover modificare il codice dell'applicazione.

  • Quando utilizzi il proxy HTTP di destinazione per configurare i proxy Envoy per l'invio di richieste HTTP, sono disponibili tutte le funzionalità descritte in questo documento.

  • Quando utilizzi applicazioni o servizi gRPC senza proxy con Cloud Service Mesh, alcune funzionalità non sono disponibili.

  • Quando utilizzi il proxy TCP di destinazione per configurare i proxy Envoy per l'invio di richieste TCP, nessuna delle funzionalità è disponibile perché non esiste una mappa URL nelle configurazioni con un proxy TCP di destinazione.

Per maggiori dettagli, consulta la pagina Funzionalità.

Per configurare la gestione avanzata del traffico, utilizza la stessa mappa di regole di routing e le stesse risorse dei servizi di backend che utilizzi durante la configurazione di Cloud Service Mesh. Cloud Service Mesh, a sua volta, configura i proxy Envoy e le applicazioni gRPC senza proxy per applicare i criteri avanzati di gestione del traffico che hai impostato.

A livello generale, esegui le seguenti operazioni:

  1. Configura la mappa delle regole di routing per eseguire le seguenti operazioni, in base alle caratteristiche della richiesta in uscita:

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

    2. Se vuoi, esegui azioni aggiuntive.

  2. Configura il servizio di backend per controllare in che modo il traffico viene distribuito a backend ed endpoint dopo aver selezionato un servizio di destinazione.

Configurazione dei filtri

Una delle responsabilità principali di Cloud Service Mesh è generare informazioni di configurazione dalla regola di forwarding, dal proxy di destinazione e dalla mappa URL, quindi inviarle ai client Cloud Service Mesh, ad esempio proxy Envoy e applicazioni gRPC. Cloud Service Mesh controlla il tuo mesh di servizi inviando ai client informazioni di configurazione che indicano come comportarsi e come instradare il traffico. Cloud Service Mesh è il piano di controllo.

Quando crei o aggiorni le informazioni di configurazione in Cloud Service Mesh, Cloud Service Mesh traduce questa configurazione in un linguaggio comprensibile dai suoi client. Per impostazione predefinita, Cloud Service Mesh condivide questa configurazione con tutti i suoi client. In alcuni casi, potresti voler personalizzare i client Cloud Service Mesh che ricevono informazioni di configurazione specifiche, in altre parole, filtrare la configurazione in base a client specifici.

Sebbene si tratti di una funzionalità avanzata, i seguenti esempi illustrano in che modo la configurazione dei filtri può aiutarti:

  • La tua organizzazione utilizza il modello di rete VPC condiviso e più team utilizzano Cloud Service Mesh in diversi progetti di servizio. Se vuoi isolare la configurazione da altri progetti di servizio, puoi filtrarla in modo che client Cloud Service Mesh specifici ricevano solo un sottoinsieme della configurazione.
  • Hai un numero molto elevato di regole di route e servizi configurati in Cloud Service Mesh e vuoi evitare di inviare una quantità insolitamente grande di configurazione a ogni client Cloud Service Mesh. Tieni presente che un client che deve valutare una richiesta in uscita utilizzando una configurazione complessa e di grandi dimensioni potrebbe funzionare meno bene di un client che deve solo valutare una richiesta utilizzando una configurazione semplificata.

I filtri di configurazione si basano sul concetto di filtri di metadati:

  1. Quando un client Cloud Service Mesh si connette, presenta le informazioni dal file di bootstrap a Cloud Service Mesh.
  2. Queste informazioni contengono il contenuto dei campi di metadati, sotto forma di coppie chiave-valore, che specifichi nel file di bootstrap quando esegui il deployment dei proxy Envoy e delle applicazioni gRPC.
  3. Puoi aggiungere filtri di metadati alla regola di forwarding. L'intera configurazione collegata alla regola di forwarding viene filtrata.
  4. Puoi aggiungere filtri di metadati sulla mappa degli URL. Il filtro dei metadati viene applicato a livello di routing per percorso.
  5. Cloud Service Mesh condivide la configurazione solo con i client che presentano metadati che corrispondono alle condizioni del filtro dei metadati.

Per informazioni su come configurare i filtri dei metadati per Envoy, vedi Configurare il filtro della configurazione in base alla corrispondenza di MetadataFilter.

Routing e azioni del traffico

In Cloud Service Mesh, la mappa delle regole di routing fa riferimento alla combinazione di regola di forwarding, proxy di destinazione e risorse della mappa URL. Tutte le funzionalità di gestione avanzata del traffico relative al routing e alle azioni sono configurate utilizzando la mappa URL.

Le seguenti sezioni descrivono le funzionalità avanzate di gestione del traffico che puoi configurare nella mappa delle regole di routing.

Gestione delle richieste

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

  1. La richiesta viene abbinata a una mappa di regole di routing specifica, come segue:

    • Se utilizzi Envoy:

      • L'indirizzo IP e la porta di destinazione della richiesta vengono confrontati con l'indirizzo IP e le regole di porta delle regole di forwarding in tutte le mappe di regole di routing. Vengono prese in considerazione solo le mappe di regole di routing con regole di forwarding che hanno lo schema di bilanciamento del carico INTERNAL_SELF_MANAGED.
      • La regola di forwarding che corrisponde alla richiesta fa riferimento a un proxy HTTP o gRPC di destinazione, che fa riferimento a una mappa URL. Questa mappa URL contiene informazioni utilizzate per il routing e le azioni.

    • Se utilizzi gRPC senza proxy:

      • Un client gRPC che utilizza lo schema di risoluzione dei nomi xds non esegue una ricerca DNS per risolvere il nome host nell'URI del canale. Un client di questo tipo risolve invece hostname[:port] nell'URI di destinazione inviando una richiesta LDS a Cloud Service Mesh.
      • Solo la porta di una regola di forwarding con schema di bilanciamento del carico INTERNAL_SELF_MANAGED viene confrontata con la porta nell'URI di destinazione (ad esempio, xds:///example.hostname:8080). L'indirizzo IP della regola di forwarding non viene utilizzato. Il valore predefinito della porta è 80 se non è specificata alcuna porta nell'URI di destinazione.
      • La regola di forwarding che corrisponde alla richiesta fa riferimento a un proxy gRPC di destinazione, che a sua volta fa riferimento a una mappa URL. Questa mappa URL contiene informazioni utilizzate per il routing e le azioni.
      • Se più di una regola di forwarding corrisponde alla richiesta, per il routing e le azioni viene utilizzata la mappa URL che contiene la regola dell'host che corrisponde al hostname[:port] nell'URI di destinazione.

  2. Quando viene determinata la mappa URL appropriata, questa viene valutata per determinare il servizio di backend di destinazione e, facoltativamente, applicare azioni.

  3. Dopo aver selezionato il servizio di backend di destinazione, il traffico viene distribuito tra i backend o gli endpoint per quel servizio, 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 avanzate.

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 a cui deve essere instradata la richiesta:

  • L'host della richiesta è la parte del nome di dominio di un URL, ad esempio la parte 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 un routing semplice in base all'host e al percorso nella mappa delle regole di routing, composta da quanto segue:

  • Una regola di forwarding globale
  • Un proxy HTTP di destinazione, un proxy HTTPS di destinazione o un proxy gRPC di destinazione
  • Una mappa URL

La maggior parte della configurazione viene eseguita nella mappa URL. Dopo aver creato la mappa iniziale delle regole di routing, devi modificare solo la parte della mappa URL della mappa. Nel diagramma seguente, le regole del percorso hanno azioni simili a quelle del diagramma successivo.

Routing basato sulle risorse host e percorso.
Routing basato sulle risorse host e percorso (fai clic per ingrandire)

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 nel seguente modo:

  • Se l'host di una richiesta (ad esempio example.com) corrisponde a una regola host:

    1. Viene poi valutato il matcher percorso.
    2. Ogni matcher percorso contiene una o più regole di percorso che vengono valutate in base al percorso della richiesta.
    3. Se viene trovata una corrispondenza, la richiesta viene instradata al servizio specificato nella regola del percorso.
    4. Se la regola dell'host corrisponde, ma nessuna delle regole del percorso corrisponde, le richieste vengono instradate a un servizio predefinito contenuto in ogni matcher percorso.

  • Se la richiesta non corrisponde a nessuna delle regole host specificate, viene instradata al servizio specificato nella regola predefinita.

Per ulteriori informazioni sui campi delle risorse della mappa URL e sul loro funzionamento, consulta la pagina sull'API REST urlMaps.

Routing e azioni avanzati

Se non vuoi instradare una richiesta in base all'host e al percorso della richiesta, puoi configurare regole avanzate per instradare le richieste ed eseguire azioni.

Routing avanzato.
Routing avanzato (fai clic per ingrandire)

A livello generale, le azioni e il routing avanzati funzionano come segue:

  1. Come per il routing semplice, l'host della richiesta viene confrontato con le regole host configurate nella mappa URL. Se l'host di una richiesta corrisponde a una regola host, viene valutato il matcher del percorso della regola.
  2. Il matcher percorso contiene una o più regole di route valutate in base alla richiesta. Queste regole di route vengono valutate in ordine di priorità abbinando gli attributi della richiesta (host, percorso, intestazione e parametri di query) in base a condizioni di corrispondenza specifiche, ad esempio la corrispondenza del prefisso.
  3. Dopo aver selezionato una regola di route, puoi applicare azioni. L'azione predefinita prevede l'instradamento della richiesta a un singolo servizio di destinazione, ma puoi anche configurare altre azioni.

Routing avanzato

Il routing avanzato è simile al routing semplice descritto in precedenza, ad eccezione del fatto che puoi specificare la priorità delle regole e condizioni di corrispondenza aggiuntive.

Con il routing avanzato, devi specificare una priorità univoca per ogni regola. Questa priorità determina l'ordine in cui vengono valutate le regole di route, con i valori di priorità più bassa che hanno la precedenza sui valori di priorità più alta. Quando una richiesta corrisponde a una regola, la regola viene applicata e le altre regole vengono ignorate.

Il routing avanzato supporta anche condizioni di corrispondenza aggiuntive. 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. La corrispondenza di una regola può basarsi sulla 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 dell'API REST urlMaps.

Combinando host, percorso, intestazione e parametri di ricerca con priorità e condizioni di corrispondenza, puoi creare regole altamente espressive che si adattano ai tuoi requisiti esatti di gestione del traffico. Per maggiori dettagli consulta la tabella seguente.

applicazione basata su HTTP Applicazione basata su gRPC
Confronto tra host HTTP e host gRPC

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

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

L'host è il nome che un client utilizza nell'URI del canale per connettersi a un servizio specifico.

Ad esempio, la parte host dell'URI del canale xds:///example.com è example.com.
Confronto tra 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 è nell'intestazione :path della richiesta HTTP/2 e appare come /SERVICE_NAME/METHOD_NAME.

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

Azioni

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

Azione Nome campo API Descrizione
Reindirizzamenti urlRedirect Restituisce un codice di risposta 3xx configurabile. Inoltre, imposta l'intestazione della risposta Location con l'URI appropriato, sostituendo l'host e il percorso come specificati nell'azione di reindirizzamento.
Riscritture di URL urlRewrite Riscrive la parte del nome host dell'URL, la parte del percorso dell'URL o entrambi prima di inviare una richiesta al servizio di backend selezionato.
Trasformazioni intestazione headerAction Aggiunge o rimuove le intestazioni delle richieste prima di inviare una richiesta al servizio di backend. Può anche aggiungere o rimuovere le intestazioni delle risposte 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 di mirroring configurato in base al criterio fire and delete. Il bilanciatore del carico non attende una risposta dal backend a cui invia la richiesta sottoposta a mirroring.

Il mirroring è utile per testare una nuova versione di un servizio di backend. Puoi utilizzarla anche per eseguire il debug degli errori di produzione in una versione di debug del servizio di backend anziché nella versione di produzione.
Suddivisione del traffico in base alla ponderazione weightedBackendServices

Consente la distribuzione del traffico per una regola corrispondente a più servizi di backend, in modo proporzionale a una ponderazione definita dall'utente assegnata al singolo servizio di backend.

Questa funzionalità è utile per configurare deployment graduali o test A/B. Ad esempio, l'azione di route può 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 viene 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 a eseguire le richieste non riuscite, il tempo di attesa del bilanciatore del carico prima di riprovare e il numero massimo di nuovi tentativi consentiti.
Timeout timeout Specifica il timeout per la route selezionata. Il timeout viene calcolato dal momento in cui la richiesta viene elaborata completamente fino al momento in cui la risposta viene elaborata completamente. Il timeout include tutti i nuovi tentativi.
Fault injection faultInjectionPolicy Introduce errori durante la gestione delle richieste per simulare gli errori, tra cui alta latenza, sovraccarico dei servizi, errori dei servizi e partizionamento della rete. Questa funzionalità è utile per testare la resilienza di un servizio rispetto a errori 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 REST urlMaps.

In ogni regola di route, puoi specificare una delle seguenti azioni di route (chiamate Azioni principali nella console Google Cloud):

  • Instrada il traffico a un singolo servizio (service)
  • Suddividi traffico tra più servizi (weightedBackendServices)
  • URL di reindirizzamento (urlRedirect)

Inoltre, puoi combinare qualsiasi azione di route menzionata in precedenza con una o più delle seguenti azioni di route (chiamate azioni aggiuntive nella console Google Cloud):

  • Manipolare le intestazioni della richiesta/risposta (headerAction)
  • Esegui il mirroring del traffico (requestMirrorPolicy)
  • Riscrivi l'host, il percorso o entrambi l'URL (urlRewrite)
  • Riprova le richieste non riuscite (retryPolicy)
  • Imposta timeout (timeout)
  • Introduci errori a una percentuale di traffico (faultInjectionPolicy)
  • Aggiungi criterio CORS (corsPolicy)

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

Distribuzione del traffico tra i backend di un servizio

Come spiegato 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.

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

Nel diagramma precedente, la regola è stata semplificata. La Rule è in genere una regola host, un matcher percorso e una o più regole percorso o route. Il servizio di destinazione è il servizio(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 tuo codice dell'applicazione lato server.

Per impostazione predefinita, il client che gestisce la richiesta invia richieste al backend integro più vicino con capacità disponibile. Per evitare il sovraccarico di un backend specifico, utilizza l'algoritmo di bilanciamento del carico round robin per bilanciare il carico delle richieste successive in altri backend del servizio di destinazione. In alcuni casi, tuttavia, potresti volere 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 ciascun servizio.

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

Fornisce il tentativo di 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: indirizzo IP client, basato su cookie HTTP, basato su intestazioni HTTP e affinità cookie generato (che Cloud Service Mesh genera automaticamente).
Hash coerente consistentHash Fornisce un'affinità sessione soft basata su intestazioni HTTP, cookie o altre proprietà.
Interruttori di sicurezza circuitBreakers Imposta limiti superiori per il 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 in stato non integro dai gruppi di istanze gestite o dai NEG e (2) aggiungere di nuovo un backend o un endpoint quando questi ultimi vengono considerati abbastanza integri da ricevere di nuovo 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 la pagina sull'API REST backendServices.

Esempi di casi d'uso

La gestione avanzata del traffico è adatta a molti casi d'uso. Questa sezione fornisce alcuni esempi generali.

Per altri esempi, incluso il codice campione, consulta le guide sulla configurazione della gestione avanzata del traffico e sulla configurazione di servizi gRPC senza proxy con gestione avanzata del traffico.

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 diagramma seguente, Cloud Service Mesh configura il tuo mesh di servizi in modo che invii richieste con l'intestazione user-agent:Android al tuo servizio Android anziché al servizio generico.

Routing basato sull'intestazione dello user agent impostata su Android.
Routing basato sull'intestazione user-agent impostata su Android (fai clic per ingrandire)

Suddivisione del traffico in base alla ponderazione per deployment più sicuri

Il deployment di una nuova versione di un servizio di produzione esistente può essere rischioso. Anche dopo che i test sono stati superati in un ambiente di test, potresti non voler indirizzare subito tutti gli utenti alla nuova versione.

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

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

Mirroring del traffico per il debug

Quando esegui il debug di un problema, può essere utile inviare copie del traffico di produzione a un servizio di debug. Cloud Service Mesh consente di configurare i criteri di mirroring delle richieste in modo che le richieste vengano inviate a un servizio e le relative copie vengano inviate 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 che puoi migliorare le prestazioni e la disponibilità perfezionando la modalità di distribuzione del traffico nei backend di un servizio. Con Cloud Service Mesh, puoi applicare algoritmi avanzati di bilanciamento del carico in modo che il traffico venga distribuito in base alle tue esigenze.

A differenza dei diagrammi precedenti, il seguente diagramma mostra sia un servizio di backend di destinazione (Servizio di produzione) sia i backend per tale servizio di backend (Macchina virtuale 1, Macchina virtuale 2, Macchina virtuale 3). Con la gestione avanzata del traffico, puoi configurare il modo in cui viene selezionato un servizio di backend di destinazione e la 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)

Passaggi successivi