Informações gerais do Cloud Service Mesh

Este documento é destinado a administradores de rede e proprietários de serviços que querem se familiarizar com o Cloud Service Mesh e os recursos dele. Este é um documento legado que se aplica a configurações que usam as APIs de balanceamento de carga.

O Cloud Service Mesh é um plano de controle gerenciado para redes de aplicativos. O Cloud Service Mesh permite que você forneça serviços globais e altamente disponíveis com recursos avançados de rede de aplicativos, como gerenciamento de tráfego e observabilidade.

À medida que o número de serviços e microsserviços na sua implantação aumenta, você geralmente começa a enfrentar desafios comuns da rede de aplicativos, como estes:

  • Como faço para tornar meus serviços resilientes?
  • Como obtenho tráfego para meus serviços e como os serviços sabem e se comunicam uns com os outros?
  • Como posso entender o que está acontecendo quando meus serviços se comunicam entre si?
  • Como atualizo meus serviços sem correr riscos de falha temporária?
  • Como faço para gerenciar a infraestrutura que torna minha implantação possível?
Os serviços precisam se comunicar uns com os outros.
Os serviços precisam se comunicar uns com os outros (clique para ampliar)

O Cloud Service Mesh ajuda a resolver esses tipos de desafios em uma implantação moderna baseada em serviços. O Cloud Service Mesh depende da infraestrutura gerenciada pelo Google Cloud para que você não precise gerenciar sua própria infraestrutura. Você se concentra no envio do código do aplicativo que resolve os problemas da sua empresa e, ao mesmo tempo, permite que o Cloud Service Mesh gerencie as complexidades da rede de aplicativos.

Cloud Service Mesh

Um padrão comum para resolver desafios de rede de aplicativos é usar uma malha de serviço. O Cloud Service Mesh oferece suporte à malha de serviço e outros padrões de implantação que atendem às suas necessidades.

Uma malha de serviço típica.
Uma malha de serviço típica (clique para ampliar)

Em uma malha de serviço típica, as seguintes condições são verdadeiras:

  • Implante seus serviços em um cluster do Kubernetes.
  • Cada um dos pods de serviço tem um proxy dedicado (geralmente o Envoy) em execução como um proxy sidecar.
  • Cada proxy sidecar se comunica com a infraestrutura de rede (um plano de controle) que é instalado no cluster. O plano de controle informa os proxies sidecar sobre serviços, endpoints e políticas na malha de serviço.
  • Quando um pod envia ou recebe uma solicitação, a solicitação vai para o proxy sidecar do pod. O proxy sidecar processa a solicitação, por exemplo, enviando-a para o destino pretendido.

Nos diagramas deste documento e em outros documentos do Cloud Service Mesh, os ícones rosa de seis lados representam os proxies. O plano de controle está conectado a cada proxy e fornece as informações necessárias para que os proxies processem solicitações. Setas entre as caixas mostram os fluxos de tráfego. Por exemplo, o código do aplicativo em Service A envia uma solicitação. O proxy processa a solicitação e a encaminha para Service B.

Esse modelo permite que você remova a lógica de rede do código do aplicativo. Você pode focar em agregar valor aos negócios e, ao mesmo tempo, permitir que sua infraestrutura cuide da rede do aplicativo.

Qual é a diferença entre o Cloud Service Mesh

O Cloud Service Mesh funciona de maneira semelhante a esse modelo, mas é diferente de maneiras importantes. Tudo começa com o fato de que o Cloud Service Mesh é um serviço gerenciado do Google Cloud. Você não o instala, ele não é executado no cluster e você não precisa mantê-lo.

No diagrama a seguir, o Cloud Service Mesh é o plano de controle. Há quatro serviços nesse cluster do Kubernetes, cada um com proxies de arquivo secundário conectados ao Cloud Service Mesh. O Cloud Service Mesh fornece as informações de que os proxies precisam para rotear solicitações. Por exemplo, o código do aplicativo em um pod que pertence a Service A envia uma solicitação. O proxy sidecar em execução ao lado desse pod manipula a solicitação e a encaminha para um pod que pertence a Service B.

Um exemplo de uma malha de serviço com o Cloud Service Mesh.
Exemplo de uma malha de serviço com o Cloud Service Mesh (clique para ampliar)

Além da malha de serviço

O Cloud Service Mesh oferece suporte a mais tipos de implantações do que uma malha de serviço típica.

Kubernetes de vários clusters

Com o Cloud Service Mesh, você tem acesso a uma rede de aplicativos que funciona em clusters do Kubernetes. No diagrama a seguir, o Cloud Service Mesh fornece o plano de controle para clusters do Kubernetes em us-central1 e europe-west1. As solicitações podem ser encaminhadas entre os três serviços em us-central1, entre os dois serviços em europe-west1 e entre os serviços nos dois clusters.

Um exemplo de Kubernetes de vários clusters com o Cloud Service Mesh.
Exemplo de Kubernetes de vários clusters com o Cloud Service Mesh (clique para ampliar)

Sua malha de serviço pode se estender por vários clusters do Kubernetes em várias regiões do Google Cloud. Os serviços em um cluster podem conversar com serviços em outro cluster. É possível ter serviços que consistem em pods em vários clusters.

Com o balanceamento de carga global baseado em proximidade do Cloud Service Mesh, as solicitações destinadas a Service B vão para o pod mais próximo que pode atender à solicitação. Você também terá um failover perfeito: se um pod estiver inativo, a solicitação fará o failover automaticamente para outro pod que possa servir na solicitação, mesmo se esse pod estiver em um cluster diferente do Kubernetes.

Máquinas virtuais

O Kubernetes está se tornando cada vez mais popular, mas muitas cargas de trabalho são implantadas em instâncias de máquina virtual (VM). O Cloud Service Mesh também resolve a rede de aplicativos para essas cargas de trabalho. As cargas de trabalho baseadas em VM interoperam com as baseadas no Kubernetes.

No diagrama a seguir, o tráfego entra na implantação por meio do balanceador de carga de aplicativo externo. Ele é roteado para Service A no cluster do Kubernetes em asia-southeast1 e para Service D em uma VM em europe-west1.

Um exemplo de VMs e Kubernetes com o Cloud Service Mesh.
Exemplo de VMs e Kubernetes com o Cloud Service Mesh (clique para ampliar)

O Google oferece um mecanismo simples para configurar cargas de trabalho baseadas em VM com o Cloud Service Mesh. Você só adiciona uma sinalização ao modelo de instância da VM do Compute Engine, e o Google lida com a configuração da infraestrutura. Isso inclui a instalação e a configuração dos proxies que fornecem recursos de rede de aplicativos.

gRPC sem proxy

gRPC é um framework RPC de código aberto de recursos completos que pode ser usado para escrever microsserviços de alto desempenho. Com o Cloud Service Mesh, é possível usar recursos de rede de aplicativos (como descoberta de serviços, balanceamento de carga e gerenciamento de tráfego) para seus aplicativos gRPC. Para mais informações, consulte Cloud Service Mesh e gRPC: serviços sem proxy para sua malha de serviço.

No diagrama a seguir, os aplicativos gRPC encaminham tráfego para serviços baseados em clusters do Kubernetes em uma região e para serviços em execução em VMs em regiões diferentes. Dois dos serviços incluem proxies sidecar, e os outros são sem proxy.

Um exemplo de aplicativos gRPC sem proxy com o Cloud Service Mesh.
Exemplo de aplicativos gRPC sem proxy com o Cloud Service Mesh (clique para ampliar)

O Cloud Service Mesh oferece suporte a serviços gRPC sem proxy. Esses serviços usam uma versão recente da biblioteca gRPC de código aberto compatível com as APIs xDS. Os aplicativos gRPC podem se conectar ao Cloud Service Mesh usando as mesmas APIs xDS usadas pelo Envoy.

Depois que seus aplicativos estão conectados, a biblioteca gRPC cuida das funções da rede de aplicativos, como descoberta de serviços, balanceamento de carga e gerenciamento de tráfego. Essas funções acontecem nativamente no gRPC, então proxies de serviço não são necessários. É por isso que eles são chamados de aplicativos gRPC sem proxy.

Entrada e gateways

Em muitos casos de uso, você precisa [processar o tráfego originado de clientes que não são configurados pelo Cloud Service Mesh. Por exemplo, talvez seja necessário encaminhar tráfego de Internet pública para seus microsserviços. Você também pode configurar um balanceador de carga como um proxy reverso que processa o tráfego de um cliente antes de enviá-lo para um destino.

No diagrama a seguir, um balanceador de carga de aplicativo externo permite a entrada de clientes externos, com tráfego roteado para serviços em um cluster do Kubernetes. Um balanceador de carga de aplicativo interno encaminha o tráfego interno para o serviço em execução na VM.

Cloud Service Mesh com Cloud Load Balancing para entrada.
Cloud Service Mesh com Cloud Load Balancing para entrada (clique para ampliar)

O Cloud Service Mesh funciona com o Cloud Load Balancing para fornecer uma experiência de entrada gerenciada. Basta configurar um balanceador de carga externo ou interno e em seguida, configurá-lo para enviar tráfego aos microsserviços. No diagrama anterior, os clientes públicos da Internet acessam seus serviços por meio do balanceador de carga de aplicativo externo. Os clientes, como microsserviços que residem na rede da nuvem privada virtual (VPC), usam um balanceador de carga de aplicativo interno para acessá-los.

Em alguns casos de uso, convém configurar o Cloud Service Mesh para configurar um gateway. Esse gateway é essencialmente um proxy reverso, geralmente Envoy em execução em uma ou mais VMs, que detecta solicitações de entrada, as manipula e as envia para um destino. O destino pode estar em qualquer região do Google Cloud ou em um cluster do Google Kubernetes Engine (GKE). É possível até mesmo um destino fora do Google Cloud que pode ser acessado pelo Google Cloud usando conectividade híbrida. Para mais informações sobre quando usar um gateway, consulte Tráfego de entrada para sua malha.

No diagrama a seguir, uma VM na região europe-west1 executa um proxy que atua como um gateway para três serviços que não estão executando proxies. O tráfego de um balanceador de carga de aplicativo externo e um balanceador de carga de aplicativo interno é roteado para o gateway e, em seguida, para os três serviços.

Cloud Service Mesh usado para configurar um gateway.
Cloud Service Mesh usada para configurar um gateway (clique para ampliar)

Vários ambientes

Não importa se você tem serviços no Google Cloud, no local, em outras nuvens ou em todas elas, os desafios fundamentais da rede de aplicativos permanecem os mesmos. Como você recebe tráfego para esses serviços? E como esses serviços se comunicam uns com os outros?

No diagrama a seguir, o Cloud Service Mesh encaminha o tráfego de serviços em execução no Google Cloud para Service G, em execução em outra nuvem pública, e para Service E e Service F, ambos em execução em um data center no local. Service A, Service B e Service C, usam o Envoy como um proxy sidecar, enquanto Service D é um serviço gRPC sem proxy.

Cloud Service Mesh usado para comunicação entre ambientes.
Cloud Service Mesh usado para comunicação entre ambientes (clique para ampliar)

Ao usar o Cloud Service Mesh, é possível enviar solicitações para destinos fora do Google Cloud. Isso permite que você use o Cloud Interconnect ou o Cloud VPN para encaminhar de modo particular o tráfego de serviços dentro do Google Cloud para serviços ou gateways em outros ambientes.

Como configurar o Cloud Service Mesh

A configuração do Cloud Service Mesh consiste em duas etapas. Depois de concluir o processo de configuração, a infraestrutura processa a rede de aplicativos e o Cloud Service Mesh mantém tudo atualizado com base nas alterações da implantação.

Implantar seus aplicativos

Primeiro, implante o código do aplicativo em contêineres ou VMs. O Google fornece mecanismos que permitem adicionar uma infraestrutura de rede de aplicativos (geralmente proxies Envoy) às instâncias de VM e aos pods. Essa infraestrutura está configurada para se comunicar com o Cloud Service Mesh e saber mais sobre seus serviços.

Configurar o Cloud Service Mesh

Em seguida, configure seus serviços globais e defina como o tráfego será tratado. Para configurar o Cloud Service Mesh, é possível usar o console do Google Cloud (para alguns recursos e configurações), a Google Cloud CLI, a API Traffic Director ou outras ferramentas, como o Terraform.

Depois que você concluir essas etapas, o Cloud Service Mesh estará pronto para configurar sua infraestrutura de rede de aplicativos.

A infraestrutura lida com rede de aplicativos

Quando um aplicativo envia uma solicitação para my-service, a infraestrutura de rede do aplicativo (por exemplo, um proxy de arquivo secundário do Envoy) processa a solicitação de acordo com as informações recebidas do Cloud Service Mesh. Isso permite que uma solicitação de my-service seja encaminhada facilmente para uma instância de aplicativos que possa receber a solicitação.

Monitoramento e atualizações contínuas

O Cloud Service Mesh monitora as instâncias de aplicativo que constituem seus serviços. Esse monitoramento permite que o Cloud Service Mesh descubra que um serviço está íntegro ou que a capacidade de um serviço foi alterada. Por exemplo, quando um novo pod do Kubernetes é criado. Com base nessas informações, o Cloud Service Mesh atualiza continuamente a infraestrutura de rede do seu aplicativo.

Recursos

Os recursos do Cloud Service Mesh oferecem recursos de rede de aplicativos aos microsserviços. Alguns destaques são discutidos nesta seção.

Plano de controle totalmente gerenciado, verificação de integridade e balanceamento de carga

Você quer passar seu tempo fornecendo valor comercial, não gerenciando a infraestrutura. O Cloud Service Mesh é uma solução totalmente gerenciada. Portanto, não é preciso instalar, configurar ou atualizar a infraestrutura. Você se beneficia da mesma infraestrutura que o Google usa para verificação de integridade e balanceamento de carga global.

Desenvolvidos com produtos de código aberto

O Cloud Service Mesh usa o mesmo plano de controle (APIs xDS) que projetos de código aberto conhecidos, como Envoy e Istio, usam. Para conferir as versões compatíveis da API, consulte as APIs do plano de controle xDS.

A infraestrutura que oferece recursos de rede de aplicativos (Envoy ou gRPC, dependendo do caso de uso) também é de código aberto, então você não precisa se preocupar em ficar preso a uma infraestrutura reservada.

Escalonamento

De soluções únicas de rede de aplicativos a grandes implantações de malha de serviço com milhares de serviços, o Cloud Service Mesh foi criado para atender aos seus requisitos de escalonamento.

Descoberta de serviços e rastreamento de endpoints e back-ends

Quando o aplicativo envia uma solicitação para my-service, a infraestrutura processa continuamente a solicitação e a envia para o destino correto. Seu aplicativo não precisa saber nada sobre endereços IP, protocolos ou outras complexidades de rede.

Balanceamento de carga e failover globais

O Cloud Service Mesh usa o balanceamento de carga global e a verificação de integridade do Google para equilibrar o tráfego de maneira ideal com base no local do cliente e do back-end, proximidade do back-end, integridade e capacidade. Você melhora a disponibilidade do serviço fazendo o failover do tráfego automaticamente para back-ends íntegros com capacidade. É possível personalizar o balanceamento de carga para distribuir o tráfego e atender às suas necessidades de negócios.

Gerenciamento de tráfego

O gerenciamento avançado de tráfego, incluindo roteamento e manipulação de solicitações (com base no nome do host, caminho, cabeçalhos, cookies e muito mais), permite determinar como o tráfego flui entre os serviços. Também é possível aplicar ações como novas tentativas, redirecionamentos e divisão de tráfego com base no peso para implantações canário. Padrões avançados como injeção de falhas, espelhamento de tráfego e detecção de outliers permitem casos de uso de DevOps que melhoram sua resiliência.

Observabilidade

A infraestrutura de rede de aplicativos coleta informações de telemetria, como métricas, registros e traces, que podem ser agregadas centralmente na Observabilidade do Google Cloud. Depois que essas informações forem coletadas, é possível conseguir insights e criar alertas para que, caso algo dê errado, você receba uma notificação.

VPC Service Controls

É possível usar o VPC Service Controls para fornecer segurança adicional aos recursos e serviços do seu aplicativo. É possível adicionar projetos a perímetros de serviço que protegem recursos e serviços (como o Cloud Service Mesh) contra solicitações originadas fora do perímetro. Para saber mais sobre o VPC Service Controls, consulte a visão geral sobre ele.

Para saber mais sobre como usar o Cloud Service Mesh com o VPC Service Controls, consulte a página Produtos com suporte.

A seguir

Este é um documento legado que se aplica principalmente às APIs de balanceamento de carga. Recomendamos que você não configure o Cloud Service Mesh usando as APIs de balanceamento de carga.