Service Mesh - Was die neue Infrastruktur für Microservices taugt

Mal ganz ehrlich: Manchmal wünschen wir uns doch den guten alten Monolithen zurück. Lückenlose Nachvollziehbarkeit von Fehlern, kein Prometheus- und Grafana-Gebastel, keine Vorkehrungen für allerlei Netzwerkprobleme und nur ein Endpunkt, den es abzusichern gilt. Freie Bahn, um Features zu entwickeln.
Die Funktionen, die wir rund um unsere Microservices „nebenbei“ implementieren, haben ein wenig Überhand genommen. Genau das verspricht ein Service Mesh zu ändern. Es hebt Monitoring, Resilienz, Routing und Sicherheit in die Infrastruktur.
Wir müssen reden – über sinnvolle Anwendungsfälle für Service-Mesh-Technologien wie Istio und Linkerd und über den Preis: Ressourcenverbrauch und Performance.

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2. Service Mesh - Was die neue Infrastruktur für Microservices taugt 1 5 . 0 1 . 2 0 2 0 I N N O Q Te c h n o l o g y N i g h t 2 Jörg Müller Hanna Prinz
3. Warum Service Meshes? @JoergM @HannaPrinz
4. Monolith Microservices @JoergM @HannaPrinz
5. Microservices @JoergM @HannaPrinz
6. Timeout Circuit Breaking Verschlüsselung Retry Metriken erzeugen & bereitstellen Entschlüsselung Autorisierung prüfen Routing @JoergM @HannaPrinz
7. Service Mesh Metriken Konfiguration Retry Timeout Circuit Breaker Routing Verschlüsseln Entschlüsseln Autorisierung Metriken ... } @JoergM @HannaPrinz
8. Microservices mit Service Mesh Service Mesh Evolution Monolith Microservices Theorie Microservices Praxis @JoergM @HannaPrinz
9. Infrastruktur-Service Y Service Mesh Architektur Microservice 1 Microservice 2 Proxy Proxy Control Plane App Infrastruktur-Service X Anwendung Data Plane Control Plane Infrastruktur @JoergM @HannaPrinz
10. Was kann ein Service Mesh? @JoergM @HannaPrinz
11. Service Mesh Features Observability Resilience Routing Security Beispiele mit dem Istio Service Mesh @JoergM @HannaPrinz
12. Monitoring Ein Service Mesh kann automatisch Daten für alle 4 "Golden Signals" liefern: Latenz Requests/Sekunde Status Codes (Fehler) Auslastung ... es hat aber keinen Einblick in die Microservices https://landing.google.com/sre/sre-book/chapters/monitoring-distributed-systems/#xref_monitoring_golden-signals @JoergM @HannaPrinz
13. Monitoring mit Service Mesh Microservice 1 Microservice 2 Proxy Proxy Control Plane App Dashboard Monitoring-System Anwendung Data Plane Control Plane Infrastruktur 13
14. Monitoring mit Service Mesh Metriken zum Netzwerkverkehr generieren -> Latenz / Antwortzeit -> HTTP Status Codes -> Anfragen pro Sekunde Metriken an ein Monitoring- System senden Metriken mit Dashboards aufbereiten 14 @JoergM @HannaPrinz
15. Monitoring mit Istio @JoergM @HannaPrinz
16. Monitoring mit Istio basiert auf... Prometheus Grafana 16 Kiali Jaeger @JoergM @HannaPrinz
17. Monitoring mit Istio Microservice 1 Microservice 2 Envoy Proxy Envoy Proxy Anwendung Data Plane Control Plane Mixer Infrastruktur Grafana Prometheus 17 Kiali @JoergM @HannaPrinz
18. 18 •Fachlich: •Online-Shop für Hipsterbedarf •Technologisch: •10 Microservices mit verschiedenen Technologien •Aufruf einer externen API für Währungsumrechnungen •Redis für Warenkorb •Kommunikation über gRPC Beispielanwendung: Hipstershop @JoergM @HannaPrinz
19. User Frontend Go AdService Java CheckoutService Go CurrencyService Node.js CartService C# EmailService Python RecommendationServ. Python ProductCatalogServ. Go PaymentService Node.js ShippingService Go Redis Cache Load Generator Python EZB API Hipstershop Services @JoergM @HannaPrinz
20. Demo @JoergM @HannaPrinz
21. @JoergM @HannaPrinz
22. Tracing •Beantwortet... •Welcher Aufruf erzeugt welchen Folgeaufruf? •Welchen Anteil hat jeder Teilaufruf an der Latenz? •Wo ist ein Fehler entstanden? •Umsetzung: Tracing- Backend B C A 3s Latenz #42 #42 #42 Trace von Aufruf #42 A B C 22 @JoergM @HannaPrinz
23. Tracing mit Service Mesh | Config Microservice 1 Microservice 2 Proxy Proxy Tracing-Backend Anwendung Data Plane Control Plane Infrastruktur 23 @JoergM @HannaPrinz
24. Tracing mit Service Mesh Tracing-Header an ausgehende Anfragen kopieren Tracing-Daten an ein Tracing-Backend senden Tracing-Daten in Dashboard aufbereiten 24 @JoergM @HannaPrinz
25. Demo @JoergM @HannaPrinz
26. @JoergM @HannaPrinz
27. Service Mesh Features Observability Resilience Routing Security @JoergM @HannaPrinz
28. Routing Typischerweise im Edge Router / API- Gateway implementiert z.B. NGINX, Kong, Ambassador, Traefik Instance A Instance B Load Balancing Instance A Instance B Pfad-basiertes Routing /a /b Instance A Instance B Blue/Green Deployment Instance A Instance B A/B-Testing 50% 50% Instance A Instance B Canary Releasing Berlin Welt 28 @JoergM @HannaPrinz
29. Routing mit Service Mesh | Config Microservice 1 Microservice 2 Proxy Proxy Control Plane App Anwendung Data Plane Control Plane Routing- Regeln 29 @JoergM @HannaPrinz
30. Routing mit Service Mesh GET /neu GET / 90% 10% Service 1 Service 2A Proxy Proxy Service 2B Proxy Komplexe Routing-Regeln für A/B Testing und Canary Releasing Service 1 Service 2 Proxy Proxy Service 2 Proxy PRODUKTION STAGING Traffic Mirroring locality=mars locality=* 30 @JoergM @HannaPrinz
31. Routing mit Istio @JoergM @HannaPrinz
32. Beispiel-Routing mit Istio GET /neu GET / Frontend v1 Ingress Proxy Proxy Frontend v2 Proxy 32 @JoergM @HannaPrinz
33. 33 Routing Config apiVersion: networking.istio.io/… kind: DestinationRule metadata: name: frontend apiVersion: networking.istio.io/… kind: VirtualService metadata: name: frontend-ingress spec: hosts: - "*" Regel 1: Wenn die URI "/neu" enthält, dann leite an frontend v2 weiter Regel 2: Ansonsten leite an frontend v1 weiter http: - match: - uri: prefix: "/neu" route: - destination: host: frontend subset: v2 - route: - destination: host: frontend subset: v1 Subset “v2”: Alle Pods mit Label version: "2" Subset “v1”: Alle Pods mit Label version: "1" spec: host: frontend subsets: - name: v2 labels: version: "2" - name: v1 labels: version: "1" @JoergM @HannaPrinz
34. Demo @JoergM @HannaPrinz
35. @JoergM @HannaPrinz
36. Service Mesh Features Observability Resilience Routing Security @JoergM @HannaPrinz
37. Resilience Was wenn ein Service nicht wie erwartet zur Verfügung steht? Ziel: Gesamtsystem funktioniert weiter ... ggf. mit Einschränkungen Maßnahmen: Retry, Timeout, Circuit Breaking 37 500 @JoergM @HannaPrinz
38. Resilience mit Service Mesh | Config Microservice 1 Microservice 2 Proxy Proxy Control Plane App Anwendung Data Plane Control Plane Resilienz- Regeln 38 @JoergM @HannaPrinz
39. Resilience mit Service Mesh Fault Injection Delay Injection Service 1 Service 2 Proxy Proxy Timeout Retry Service 1 Service 2 Proxy Proxy 4s 502 39 @JoergM @HannaPrinz
40. Resilience mit Istio Retry & Timeout @JoergM @HannaPrinz
41. Timeout & Retry hosts: Zieladresse des Client-Requests destination: Wo der Request tatsächlich hingeht max. Anzahl der Retrys Timeout pro Retry Bedingungen für ein Retry Timeout für alle Retrys zusammen apiVersion: networking.istio.io/... kind: VirtualService metadata: name: recommendationservice spec: hosts: - recommendationservice route: - destination: host: recommendationservice http: - retries: attempts: 3 perTryTimeout: 1s retryOn: connect-failure,5xx timeout: 2s @JoergM @HannaPrinz
42. Service Mesh Features Observability Resilience Routing Security @JoergM @HannaPrinz
43. Security mit Service Mesh | Config Microservice 1 Microservice 2 Proxy Proxy Anwendung Data Plane Control Plane Control Plane App Autorisierungs- Regeln TLS-Zertifikat 43 @JoergM @HannaPrinz
44. Security mit Service Mesh Service 1 Service 2 Proxy Proxy "Service 1" Authentifizierung mit mTLS Autorisierung Service 1 Service 2 Proxy Proxy GET /api GET / Autorisierungs-Regel TLS-Zertifikat 44 @JoergM @HannaPrinz
45. Service Mesh Features Netzwerk-Metriken und -Logs Daten an Tracing-Backend senden Automatische Timeouts & Retrys Automatisches Circuit Breaking Business-Metriken oder -Logs Weitergabe von Tracing-Headern Cache oder Standardantworten in Circuit Breaker nutzen Routing anhand von Request Body Automatisierung Canary Releasing Authentifizierung mit mTLS Autorisierung Komplexe Routing-Regeln Canary Releasing & A/B-Testing Observability Resilience Routing Security @JoergM @HannaPrinz
46. One Mesh to rule them all? @JoergM @HannaPrinz
47. Service Mesh Implementierungen Istio @JoergM @HannaPrinz Vergleich auf
49. Was ist wichtig für die Auswahl eines Service Mesh? Features Kompatibilität Performance Usability
50. Istio VS Linkerd 2 *2017 von Google & IBM optimiert auf Featureanzahl und Konfigurierbarkeit optimiert für Kubernetes, aber nicht exklusiv *2017 von Buoyant optimiert auf Usability und Performance Kubernetes only @JoergM @HannaPrinz
51. 51 Features Istio 1.4 Linkerd 2.6 Generell Plattform Verschiedene Kubernetes Automatische Sidecar-Injektion ✓ ✓ Sicherheit Authentifizierung via mTLS ✓ ✓ Autorisierung ✓ ✘ Resilienz Timeouts & Retrys ✓ ✓ Circuit Breaker ✓ ✘ Routing Load Balancing ✓ ✓ Routing-Regeln ✓ ✓ Monitoring Metriken ✓ ✓ Tracing ✓ (✓) Dashboard mit Service Graph ✓ ✓ @JoergM @HannaPrinz
52. 52 @JoergM @HannaPrinz
53. 53 Performance & Ressourcen •Latenz •Istio: zusätzlich ca. 8ms Latenz - pro Aufruf zwischen Services! •Linkerd 2: ähnlich, mit weniger starken Schwankungen •Ressourcen •Zusätzliche Container für Control Plane & jedes Sidecar •→ Erhöhter CPU- & Arbeitsspeicher-Verbrauch Aber: Abhängig von konkretem Setting → eigenen Benchmark machen! @JoergM @HannaPrinz
54. 54 Usability @JoergM @HannaPrinz
55. Service Mesh Fazit Löst viele wesentliche Probleme von Microservices + Eine weitere komplexe Technologie – ... ohne Codeänderungen! Latenz- und Ressourcen- Overhead 55 @JoergM @HannaPrinz
56. 56 Entscheidungshilfe Mesh oder kein Mesh? Istio oder Linkerd 2? •Service Mesh wenn: •Großteil in Kubernetes läuft •Viele Microservices, viele synchrone Aufrufe •Viele ungelöste Probleme beim Monitoring, Routing, Resilienz und/oder Security •Istio nur wenn Komplexität und Flexibilität nötig ist: •Teilsystem bleibt außerhalb von Kubernetes •Circuit Breaking und Autorisierung unverzichtbar •Ausreichend zeitliche und kognitive Kapazität im Team @JoergM @HannaPrinz
57. Mehr Mesh • Artikel Brauchen asynchrone Microservices und Self-Contained-Systems ein Service Mesh? • Artikel Alle 11 Minuten verliebt sich ein Microservice in Linkerd • Service Mesh Vergleich auf servicemesh.es • Podcast zu Service Meshes • Beispiel-Anwendung auf GitHub • Tutorial von Linkerd • Tutorial von Istio @JoergM @HannaPrinz
58. Krischerstr. 100 40789 Monheim am Rhein Germany +49 2173 3366-0 Ohlauer Str. 43 10999 Berlin Germany +49 2173 3366-0 Ludwigstr. 180E 63067 Offenbach Germany +49 2173 3366-0 Kreuzstr. 16 80331 München Germany +49 2173 3366-0 Hermannstrasse 13 20095 Hamburg Germany +49 2173 3366-0 Gewerbestr. 11 CH-6330 Cham Switzerland +41 41 743 0116 innoQ Deutschland GmbH innoQ Schweiz GmbH www.innoq.com Danke! Fragen? Jörg Müller joerg.mueller@innoq.com @JoergM Hanna Prinz hanna.prinz@innoq.com @HannaPrinz Icons made by srip, Smashicons, Nikita Golubev, Freepik, surang and Darius Dan from www.flaticon.com and licensed by CC 3.0 BY Kostenloser Service Mesh Primer Auf leanpub.com/service-mesh-primer