一、導讀
Spring Cloud基於Spring Boot開發，提供一套完整的微服務解決方案，具體包括服務註冊與發現，配置中心，全鏈路監控，API閘道器，熔斷器，遠端呼叫框架，工具客戶端等選項中立的開源元件，並且可以根據需求對部分元件進行擴充套件和替換。
Service Mesh，這裡以Istio（目前Service Mesh具體落地實現的一種，且呼聲最高）為例簡要說明其功能。 Istio 有助於降低這些部署的複雜性，並減輕開發團隊的壓力。它是一個完全開源的服務網格，可以透明地分層到現有的分散式應用程式上。它也是一個平臺，包括允許它整合到任何日誌記錄平臺、遙測或策略系統的 API。Istio的多樣化功能集使你能夠成功高效地執行分散式微服務架構，並提供保護、連線和監控微服務的統一方法。
從上面的簡單介紹中，我們可以看出為什麼會存在要把Spring Cloud體系的應用遷移到Service Mesh這樣的需求，總結下來，有四方面的原因：
1、功能重疊
來簡單看一下他們的功能對比：
| 功能列表 | Spring Cloud | Isito |
|---|---|---|
|
服務註冊與發現 |
支援，基於Eureka，consul等元件，提供server，和Client管理 |
支援，基於XDS介面獲取服務資訊，並依賴“虛擬服務路由表”實現服務發現 |
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鏈路監控 |
支援，基於Zikpin或者Pinpoint或者Skywalking實現 |
支援，基於sideCar代理模型，記錄網路請求資訊實現 |
|
API閘道器 |
支援，基於zuul或者spring-cloud-gateway實現 |
支援，基於Ingress gateway以及egress實現 |
|
熔斷器 |
支援，基於Hystrix實現 |
支援，基於宣告配置檔案，最終轉化成路由規則實現 |
|
服務路由 |
支援，基於閘道器層實現路由轉發 |
支援，基於iptables規則實現 |
|
安全策略 |
支援，基於spring-security元件實現，包括認證，鑑權等，支援通訊加密 |
支援，基於RBAC的許可權模型，依賴Kubernetes實現，同時支援通訊加密 |
|
配置中心 |
支援，springcloud-config元件實現 |
不支援 |
|
效能監控 |
支援，基於Spring cloud提供的監控元件收集資料，對接第三方的監控資料儲存 |
支援，基於SideCar代理，記錄服務呼叫效能資料，並通過metrics adapter，匯入第三方資料監控工具 |
|
日誌收集 |
支援，提供client，對接第三方日誌系統，例如ELK |
支援，基於SideCar代理，記錄日誌資訊，並通過log adapter，匯入第三方日誌系統 |
|
工具客戶端整合 |
支援，提供訊息，匯流排，部署管道，資料處理等多種工具客戶端SDK |
不支援 |
|
分散式事務 |
支援，支援不同的分散式事務模式：JTA，TCC，SAGA等，並且提供實現的SDK框架 |
不支援 |
|
其他 |
…… |
…… |
從上面表格中可以看到，如果從功能層面考慮，Spring Cloud與Service Mesh在服務治理場景下，有相當大量的重疊功能，從這個層面而言，為Spring Cloud向Service Mesh遷移提供了一種潛在的可能性。
2、服務容器化
在行業當前環境下，還有一個趨勢，或者說是現狀。越來越多的應用走在了通往應用容器化的道路上，或者在未來，容器化會成為應用部署的標準形態。而且無論哪種容器化執行環境，都天然支撐服務註冊發現這一基本要求，這就導致Spring Cloud體系應用上容器的過程中，存在一定的功能重疊，有可能為後期的應用運維帶來一定的影響，而Service Mesh恰恰需要依賴容器執行環境，同時彌補了容器環境所欠缺的內容（後續會具體分析）。
3、術業有專攻
從軟體設計角度出發，我們一直在追求鬆耦合的架構，也希望做到領域專攻。例如業務開發人員希望我只要關心業務邏輯即可，不需要關心鏈路跟蹤，熔斷，服務註冊發現等支撐工具的服務；而平臺支撐開發人員，則希望我的程式碼中不要包含任何業務相關的內容。而Service Mesh的出現，讓這種情況成為可能。
4、語言壁壘
目前而言Spring Cloud雖然提供了對眾多協議的支援，但是受限於Java技術體系。這就要求應用需要在同一種語言下進行開發（這不一定是壞事兒），在某種情況下，不一定適用於一些工作場景。而從微服務設計考慮，不應該受限於某種語言，各個服務應該能夠相互獨立，大家需要的是遵循通訊規範即可。而Service Mesh恰好可以消除服務間的語言壁壘，同時實現服務治理的能力。
基於以上四點原因，當下環境，除了部分大多已經提前走在了Service Mesh實踐的道路上網際網路大廠以外（例如螞蟻金服的SOFASTACK），也有大部分企業已經開始接觸Service Mesh，並且嘗試把Spring Cloud構建的應用，遷移到Service Mesh中。
二、Spring Cloud向Service Mesh的遷移方案
Spring Cloud向Service Mesh遷移，從我們考慮而言大體分為七個步驟，如圖所示：
1. Spring Cloud架構解析
Spring Cloud架構解析的目的在於確定需要從當前的服務中去除與Service Mesh重疊的功能，為後續服務替換做準備。我們來看一個典型的Spring Cloud架構體系，如圖所示：
從圖中我們可以簡要的分析出，一個基於Spring Cloud的微服務架構，主要包括四部分內容：服務閘道器，應用服務，外圍支撐元件，服務管理控制檯。
-
服務閘道器
服務閘道器涵蓋的功能包括路由，鑑權，限流，熔斷，降級等對入站請求的統一攔截處理。具體可以進一步劃分為外部閘道器（面向網際網路）和內部閘道器（面向服務內部管理）。
-
應用服務
應用服務是企業業務核心。應用服務內部由三部分內容構成：業務邏輯實現，外部元件互動SDK整合，服務內部執行監控整合。
-
外圍支撐元件
外圍支撐元件，涵蓋了應用服務依賴的工具，包括註冊中心，配置中心，訊息中心，安全中心，日誌中心等。 -
服務管理控制檯
服務管理控制檯面向服務運維或者運營人員，實現對應用服務執行狀態的實時監控，以及根據情況需要能夠動態玩成線上服務的管理和配置。
這裡面哪些內容是我們可以拿掉或者說基於Service Mesh（以Istio為例）能力去做的？分析下來，可以替換的元件包括閘道器（gateway或者Zuul，由Ingress gateway或者egress替換），熔斷器（hystrix，由SideCar替換），註冊中心（Eureka及Eureka client，由Polit，SideCar替換），負責均衡（Ribbon，由SideCar替換），鏈路跟蹤及其客戶端（Pinpoint及Pinpoint client，由SideCar及Mixer替換）。這是我們在Spring Cloud解析中需要完成的目標：即確定需要刪除或者替換的支撐模組。
2. 服務改造
服務單元改造的目的在於基於第一步的解析結果，完成依賴去除或者依賴替換。根據第一步的分析結果服務單元改造分為三步：
-
刪除元件，包括閘道器，熔斷器，註冊中心，負載均衡，鏈路跟蹤元件，同時刪除對應client的SDK；
-
替換元件，採用httpClient 的SDK支援http協議的遠端呼叫（原來在Ribbon中），由原來基於註冊中心的呼叫，轉變成http直接呼叫；
-
配置資訊變更，修改與刪除元件管理的配置資訊以及必要的元件互動程式碼（根據實際應用情況操作）；
當然服務單元改造過程中，還會涉及到很多的細節問題，都需要根據應用特點進行處理，這裡不做深入分析。
3. 服務容器化
服務容器化是目前應用部署的趨勢所在。服務容器化本身有很多不同的方式，例如基於Jenkins的pipeline實現，基於docker-maven-plugin + dockerfile實現，當然還有很多不同的方式。這裡以Spring Cloud一個demo服務通過docker-maven-plugin+dockerfile實現說明為例：
簡易的一個服務的Dockerfile如下所示：
ROM openjdk:8-jre-alpine
ENV TZ=Asia/Shanghai \
SPRING_OUTPUT_ANSI_ENABLED=ALWAYS \
JAVA_OPTS="" \
JHIPSTER_SLEEP=0
RUN ln -snf /usr/share/zoneinfo/$TZ /etc/localtime && echo $TZ > /etc/timezone
CMD echo "The application will start in ${JHIPSTER_SLEEP}s..." && \
sleep ${JHIPSTER_SLEEP} && \
java ${JAVA_OPTS} -Djava.security.egd=file:/dev/./urandom -jar /app.jar
# java ${JAVA_OPTS} -Djava.security.egd=environment:/dev/./urandom -jar /app.@project.packaging@
EXPOSE 8080
ADD microservice-demo.jar /app.jar
檔案中定義了服務埠以及執行命令。
Maven-docker-plugin的外掛配置如下所示：
<build>
<finalName>microservice-demo</finalName>
<plugins>
......
<plugin>
<groupId>com.spotify</groupId>
<artifactId>docker-maven-plugin</artifactId>
<version>1.2.0</version>
<executions>
<execution>
<id>build-image</id>
<phase>package</phase>
<goals>
<goal>build</goal>
</goals>
</execution>
<execution>
<id>tag-image</id>
<phase>package</phase>
<goals>
<goal>tag</goal>
</goals>
<configuration>
<image>${project.build.finalName}:${project.version}</image>
<newName>${docker.registry.name}/${project.build.finalName}:${project.version}</newName>
</configuration>
</execution>
<!--暫時不新增推送倉庫的配置-->
</executions>
<configuration>
<dockerDirectory>${project.basedir}/src/main/docker</dockerDirectory>
<imageName>${project.build.finalName}:${project.version}</imageName>
<resources>
<resource>
<targetPath>/</targetPath>
<directory>${project.build.directory}</directory>
<include>${project.build.finalName}.${project.packaging}</include>
</resource>
</resources>
</configuration>
</plugin>
</plugins>
</build>
通過增加docker-maven-plugin，在執行mvn package的時候可以載入Dockerfile，自動構建服務的容器映象（需要說明的前提是本地安裝docker執行環境，或者通過環境變數在開發工具中配置Docker的遠端連線環境），從而完成服務容器化改造。
4. 容器環境構建
容器環境決定這Service Mesh的部署形態，這裡不詳細描述容器環境的部署過程。感興趣的朋友，可以參考https://github.com/easzlab/kubeasz 開源專案，提供了Kubernetes基於ansible的自動化部署指令碼。我們也建議選擇Kubernetes來構建容器環境。這裡說明容器環境構建的考慮因素：
· 叢集部署方案
叢集部署方案主要考慮多叢集，跨資料中心，儲存選擇，網路方案，叢集內部主機標籤劃分，叢集內部網路地址規劃等多方面因素。
· 叢集規模
叢集規模主要考慮etcd叢集大小，叢集內執行例項規模（用來配置ip範圍段），叢集高可用節點規模等因素。
基於以上兩點來考慮容器化環境的部署方案，關鍵是合理規劃，避免資源浪費。
5. Service Mesh環境構建
Service Mesh環境構建依賴於容器環境構建，主要考慮兩個方面，以Isito為例：
· 部署外掛
Istio部署外掛需要根據需要的場景，考慮採用的外掛完整性，例如prometheus，kiali，是否開啟TLS等，具體安裝選項可以參考https://preliminary.istio.io/zh/docs/reference/config/installation-options/。
· 跨叢集部署
依據容器環境考慮是否需要支援Isito的跨叢集部署方案.
6. 服務注入
服務注入用於將容器化的服務接入到Service Mesh的平臺中，目前主要有兩種方式。以Isito為例說明，主要包括自動注入和手動入住。選擇手動注入的目的在於可以根據企業內部上線流程，對服務接入進行人為控制。而自動注入則能夠更加快捷，方便。到此實際上已經完成服務遷移工作。
7. 服務管理控制檯
由於Service Mesh目前而言，多是基於宣告式的配置檔案，達到服務治理的效果，因此無法實時傳遞執行結果。基於這種原因，需要一個獨立的Service Mesh的管理控制檯，一方面能夠檢視各個服務的執行狀態以及策略執行情況，另外一方面能夠支援服務執行過程中策略的動態配置管理。目前而言，可以在Isito安裝過程中選擇kiali作為一個控制檯實現，當然未來也會有大量的企業提供專門的服務。
通過以上七個步驟，能夠在一定程度上幫助企業應用，從Spring Cloud遷移到Service Mesh上，但遷移過程中必然存在不斷踩坑的過程，需要根據應用特點，事前做好評估規劃。
三、遷移優缺點分析
Spring Cloud遷移到Service Mesh是不是百利而無一害呢？
首先，從容器化的環境出發，後續Knative，Kubernetes，Service Mesh必然會構建出一套相對完整的容器化PaaS解決方案，從而完成容器化PaaS支撐平臺的構建。Service Mesh將為容器執行態提供保駕護航的作用。
其次，就目前Service Mesh的落地實現而言，對於一些特定需求的監測粒度有所欠缺，例如呼叫執行緒棧的監測（當然，從網路層考慮，或者不在Service Mesh的考慮範圍之內），但是恰恰在很多服務治理場景的要求範圍之中。我們也需要針對這種情況，考慮實現方案。
最後，大家一直詬病的效能和安全問題。目前已經有所加強，但是依然被吐槽。
整體而言，Spring Cloud是微服務實現服務治理平臺的現狀，而Service Mesh卻是未來，當然也不能完全取而代之，畢竟設計思路和側重點不同，是否遷移需要根據業務場景而定。