Übersicht über Cloud Service Mesh mit proxylosen gRPC-Diensten

Dieser Leitfaden bietet eine Übersicht über die Architektur von Cloud Service Mesh mit proxylosen gRPC-Diensten, einschließlich Anwendungsfällen und Architekturmustern.

Die verwaltete Steuerungsebene von Cloud Service Mesh ermöglicht globales Routing, Load Balancing und regionales Failover für Service Mesh- und Load Balancing-Anwendungsfälle. Dazu gehören auch Bereitstellungen, die Sidecar- und Gateway-Proxys enthalten. Da Cloud Service Mesh proxylose gRPC-Anwendungen unterstützt, steht Ihnen ein zusätzliches Bereitstellungsmodell zur Verfügung. Hierbei können gRPC-Anwendungen Teil eines Service Mesh sein, ohne dass ein Sidecar-Proxy erforderlich ist.

In einem typischen Beispiel stellt ein gRPC-Client eine Verbindung mit einem gRPC-Server her, der Ihre Back-End-Logik hostet. Mit Cloud Service Mesh können Ihre gRPC-Clients Informationen darüber, welche Server kontaktiert werden müssen, wie das Load-Balancing von Anfragen Serverinstanzen und was mit Anfragen zu tun ist, wenn ein Server nicht ausgeführt wird.

Eine vollständige Übersicht über die Funktionsweise von Cloud Service Mesh finden Sie in der Cloud Service Mesh – Übersicht

Funktionsweise von Cloud Service Mesh mit gRPC-Anwendungen

Cloud Service Mesh konfiguriert gRPC-Clients mit einer unterstützten gRPC-Version. Dies ähnelt der Konfiguration von Sidecar-Proxys wie Envoy. Proxylose gRPC-Anwendungen, die direkt mit Cloud Service Mesh verbunden sind, benötigen jedoch keine Sidecar-Proxys. Stattdessen verwendet Cloud Service Mesh Open Source xDS APIs, um gRPC-Anwendungen direkt zu konfigurieren. Diese gRPC-Anwendungen fungieren als xDS. und eine Verbindung zur globalen Steuerungsebene von Cloud Service Mesh herstellen. Nachdem sie verbunden wurden, erhalten gRPC-Anwendungen eine dynamische Konfiguration von der Steuerungsebene, wodurch die Endpunkterkennung, das Load-Balancing, regionales Failover und Systemdiagnosen möglich sind. Mit diesem Ansatz können Sie zusätzliche Cloud Service Mesh-Bereitstellungsmuster nutzen.

In der ersten Abbildung wird ein Service Mesh durch die Verwendung eines Sidecar-Proxys aktiviert.

Mit einem Sidecar-Proxy aktiviertes Service Mesh
Mit einem Sidecar-Proxy aktiviertes Service Mesh (zum Vergrößern klicken)

Zum Konfigurieren eines Sidecar-Proxys verwendet Cloud Service Mesh xDS APIs. Kunden über den Sidecar-Proxy mit dem Server kommunizieren können.

In der zweiten Abbildung wird ein Service Mesh ohne einen Sidecar-Proxy aktiviert. Dazu wird ein proxyloser gRPC-Client verwendet.

Ein Service Mesh mit proxylosem gRPC
Ein mit einem proxylosen gRPC-Client aktiviertes Service Mesh (zum Vergrößern klicken)

Wenn Sie nur gRPC-Dienste bereitstellen, die von Cloud Service Mesh konfiguriert werden, können Sie ein Service Mesh erstellen, ohne überhaupt Proxys bereitzustellen. Dies erleichtert die Nutzung von Service Mesh-Funktionen in Ihren gRPC-Anwendungen.

Namensauflösung

Die Namensauflösung funktioniert bei proxylosen Bereitstellungen auf folgende Weise:

  1. Sie legen xds als Namensauflösungsschema im gRPC-Clientkanal fest, wenn eine Verbindung zu einem Dienst hergestellt wird. Der Ziel-URI hat das Format xds:///hostname:port. Wenn der Port nicht angegeben wird, ist der Standardwert 80, z. B. im Ziel-URI xds:///example.hostname.
  2. Der gRPC-Client löst die hostname:port im Ziel-URI auf, indem er eine Listener Discovery Service (LDS) an das Cloud Service Mesh senden.
  3. Cloud Service Mesh sucht die konfigurierten Weiterleitungsregeln mit einem übereinstimmenden Port. Anschließend wird die entsprechende URL-Zuordnung für eine Hostregel gesucht, die mit hostname:port übereinstimmt. Sie gibt die zugehörige Routingkonfiguration an den gRPC-Client zurück.

Die Hostregeln, die Sie in Cloud Service Mesh konfigurieren, dürfen nur einmal vorkommen alle URL-Zuordnungen. Beispielsweise sind example.hostname, example.hostname:80 und example.hostname:8080 unterschiedliche Regeln.

Namensauflösung mit unterschiedlichen Bereitstellungstypen

Das Namensauflösungsschema ist für proxylose Bereitstellungen und Bereitstellungen, die Envoy-Proxys verwenden, unterschiedlich.

Der gRPC-Client verwendet das Namensauflösungsschema xds, um eine Verbindung zu einem Dienst herzustellen. sodass der Client die Dienstkonfiguration von Cloud Service Mesh. Der gRPC-Client kommuniziert dann direkt mit dem gRPC-Server.

Sie können proxylose Bereitstellungen und Bereitstellungen mit Sidecar-Proxys kombinieren, um mehr Flexibilität zu erhalten. Eine Kombination der Bereitstellungsmuster ist besonders hilfreich, wenn Ihre Organisation und Ihr Netzwerk mehrere Teams mit unterschiedlichen Feature- und Betriebsanforderungen sowie gRPC-Versionen unterstützen.

In der folgenden Abbildung kommunizieren sowohl gRPC-Clients mit einem Sidecar-Proxy als auch proxylose gRPC-Clients mit einem gRPC-Server. Die gRPC-Clients mit Sidecar-Proxys verwenden das Namensauflösungsschema dns.

Ein Service Mesh mit proxylosen gRPC-Clients und gRPC-Clients mit Sidecar-Proxys
Ein Service Mesh mit proxylosen gRPC-Clients und gRPC-Clients mit Sidecar-Proxys (zum Vergrößern klicken)

Anwendungsfälle

Die folgenden Anwendungsfälle helfen Ihnen zu verstehen, in welchen Fällen Sie Cloud Service Mesh mit proxylosen gRPC-Anwendungen. Ihre Bereitstellung kann proxylose gRPC-Anwendungen, gRPC-Anwendungen mit Sidecar-Proxys oder eine Kombination aus beidem umfassen.

Ressourceneffizienz in einem umfangreichen Service Mesh

Wenn Ihr Service Mesh Hunderte oder Tausende von Clients und Back-Ends umfasst, werden Sie unter Umständen feststellen, dass der Gesamtressourcenverbrauch für ausgeführte Sidecar-Proxys stetig anwächst. Wenn Sie proxylose gRPC-Anwendungen verwenden, müssen Sie keine Sidecar-Proxys in Ihre Bereitstellung aufnehmen. Ein proxyloser Ansatz kann zu Effizienzsteigerungen führen.

Leistungsstarke gRPC-Anwendungen

Für einige Anwendungsfälle ist jede Millisekunde der Anfrage- und Antwortlatenz von Bedeutung. In einem solchen Fall kann die Latenz geringer ausfallen, wenn Sie eine proxylose gRPC-Anwendung verwenden, statt alle Anfragen über einen clientseitigen Sidecar-Proxy und gegebenenfalls einen serverseitigen Sidecar-Proxy zu übertragen.

Service Mesh für Umgebungen, in denen keine Sidecar-Proxys bereitgestellt werden können

In einigen Umgebungen ist es eventuell nicht möglich, einen Sidecar-Proxy als zusätzlichen Prozess neben Ihrer Client- oder Serveranwendung auszuführen. Es kann auch sein, dass Sie den Netzwerk-Stack einer Maschine nicht zum Abfangen und Weiterleiten von Anfragen, z. B. mit iptables, konfigurieren können. In diesem Fall können Sie Cloud Service Mesh mit proxylosen gRPC-Anwendungen verwenden, um Service Mesh-Funktionen für Ihre gRPC-Anwendungen einzusetzen.

Heterogenes Service Mesh

Da sowohl proxylose gRPC-Anwendungen als auch Envoy mit Cloud Service Mesh kann Ihr Service Mesh beide Bereitstellungsmodelle enthalten. Bei Verwendung beider Modelle können Sie die unterschiedlichen Betriebs-, Leistungs- und Featureanforderungen der verschiedenen Anwendungen und unterschiedlichen Entwicklungsteams erfüllen.

Von einem Service Mesh mit Proxys zu einem Mesh ohne Proxys migrieren

Wenn Sie bereits eine gRPC-Anwendung mit einem Sidecar-Proxy haben, Wenn Cloud Service Mesh konfiguriert ist, können Sie zu einer proxylosen gRPC-Anwendung wechseln.

Wenn ein gRPC-Client mit einem Sidecar-Proxy bereitgestellt wird, wird anhand von DNS der Hostname aufgelöst, mit dem eine Verbindung hergestellt wird. Der Sidecar-Proxy fängt Traffic ab, um Service Mesh-Funktionen bereitzustellen.

Sie können festlegen, ob ein gRPC-Client die proxylose Route oder die Sidecar-Proxy-Route verwendet, um mit einem gRPC-Server zu kommunizieren. Dazu müssen Sie das verwendete Namensauflösungsschema ändern. Proxylose Clients verwenden das Namensauflösungsschema xds und Sidecar-Proxys das Namensauflösungsschema dns. Einige gRPC-Clients verwenden bei der Kommunikation mit einem gRPC-Server möglicherweise sogar die proxylose Route, während sie bei der Kommunikation mit einem anderen gRPC-Server die Sidecar-Proxy-Route nutzen. Auf diese Weise können Sie schrittweise zu einer proxylosen Bereitstellung migrieren.

Für die Migration von einem Service Mesh mit Proxys zu einem Mesh ohne Proxys müssen Sie Erstellen Sie einen neuen Cloud Service Mesh-Dienst, den Ihr proxyloser gRPC-Client verwendet. Sie können dieselben APIs verwenden, um Cloud Service Mesh für die vorhandenen und neue Versionen zu erstellen.

Service Mesh mit einem gRPC-Client, der über proxylose und proxybasierte Mechanismen mit verschiedenen Diensten kommuniziert.
Service Mesh mit einem gRPC-Client, der über proxylose und proxybasierte Mechanismen mit unterschiedlichen Diensten kommuniziert (zum Vergrößern klicken)

Architektur und Ressourcen

Das Konfigurationsdatenmodell für proxylose gRPC-Dienste erweitert das Konfigurationsmodell von Cloud Service Mesh mit einigen Ergänzungen und Einschränkungen, die in diesem Leitfaden beschrieben werden. Einige dieser Einschränkungen gelten nur vorübergehend, da proxylose gRPC-Anwendungen noch nicht alle Features von Envoy unterstützen. Andere wiederum sind mit der Verwendung von RPCs verbunden. Beispielsweise werden HTTP-Weiterleitungen, die gRPC verwenden, nicht unterstützt. Damit Sie das Konfigurationsmodell in dieser Anleitung besser verstehen, sollten Sie sich mit den Konzepten und der Konfiguration von Cloud Service Mesh vertraut machen.

Das folgende Diagramm zeigt die Ressourcen, die Sie für proxylose gRPC-Anwendungen konfigurieren müssen.

In proxylosen gRPC-Anwendungen für das Load-Balancing unterstützte Ressourcen
Ressourcen, die in proxylosen gRPC-Anwendungen für Load Balancing unterstützt werden (zum Vergrößern klicken)

Systemdiagnosen

Eine gRPC-Systemdiagnose kann den Status eines gRPC-Dienstes prüfen, der auf einer Backend-VM-Instanz oder in einer Netzwerk-Endpunktgruppe (NEG) ausgeführt wird.

Wenn eine gRPC-Systemdiagnose nicht verwendet werden kann, da Ihr gRPC-Server Implementieren Sie das gRPC-Systemdiagnoseprotokoll. verwenden Sie stattdessen eine TCP-Systemdiagnose. keine HTTP-, HTTPS- oder HTTP/2-Systemdiagnose.

Weitere Informationen finden Sie im Abschnitt zur gRPC-Systemdiagnose und unter Zusätzliches Flag für gRPC-Systemdiagnosen.

Backend-Dienst

Der Back-End-Dienst definiert, wie ein gRPC-Client mit einem gRPC-Server kommuniziert. Legen Sie beim Erstellen eines Back-End-Dienstes für gRPC das Protokollfeld auf GRPC fest.

  • Es kann auch auf einen Backend-Dienst zugegriffen werden, für den das Protokoll GRPC festgelegt ist. von gRPC-Anwendungen über einen Sidecar-Proxy. In diesem Fall darf der gRPC-Client nicht das Namensauflösungsschema xds verwenden.

  • In allen Cloud Service Mesh-Bereitstellungen hat das Load-Balancing-Schema für die Back-End-Dienst muss INTERNAL_SELF_MANAGED sein.

Back-Ends

Back-Ends hosten Ihre gRPC-Serverinstanzen. Sie können verwaltete oder nicht verwaltete Instanzgruppen in Compute Engine und zonale NEGs in Google Kubernetes Engine als Back-Ends zum Hosten Ihrer gRPC-Serverinstanzen verwenden.

Nächste Schritte