サービスメッシュとは何ですか?

最新のアプリケーションアーキテクチャでは、独立してデプロイ可能な小さなマイクロサービスの集合としてアプリケーションを構築できます。さまざまなチームが個別のマイクロサービスを構築し、それぞれのコーディング言語とツールを選択することがあります。ただし、アプリケーションコードが正しく動作するには、マイクロサービスが通信する必要があります。

アプリケーションのパフォーマンスは、サービス間の通信の速度と回復力に依存します。デベロッパーはサービス全体でアプリケーションをモニタリングして最適化する必要がありますが、システムは分散型であるため、可視性を得ることは困難です。アプリケーションがスケールするにつれて、通信の管理はさらに複雑になります。

サービスメッシュの採用には 2 つの主な要因があり、それらについて次に詳しく説明します。

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サービスレベルのオブザーバビリティ

デプロイされるワークロードとサービスの数が増えるにつれ、デベロッパーはすべてがどのように連携するかを理解するのが難しくなります。例えば、サービスチームは、ダウンストリームとアップストリームの依存関係を知りたいと考えています。そして、サービスとワークロードがアプリケーションレイヤーでどのように通信するかをより詳細に可視化したいと考えています。

サービスレベルコントロール

管理者は、どのサービスが相互に通信し、どのようなアクションを実行するかを制御したいと考えています。マイクロサービスアーキテクチャ内のサービスの動作、ポリシー、相互作用をきめ細かく制御し、ガバナンスを行いたいと考えています。セキュリティポリシーを実施することは、規制遵守にとって不可欠です。

サービスメッシュは、サービス間通信を制御するロジックを個々のサービスから削除し、通信を独自のインフラストラクチャレイヤーに抽象化します。複数のネットワークプロキシを使用して、サービス間の通信をルーティングおよび追跡します。

プロキシは、組織のネットワークとマイクロサービスの間の仲介ゲートウェイとして機能します。サービスとの間で送受信されるすべてのトラフィックは、プロキシサーバーを経由してルーティングされます。個々のプロキシは個別に動作しますが、論理的には各サービスの隣にあるため、サイドカーと呼ばれることもあります。プロキシを合わせると、サービスメッシュレイヤーが形成されます。 

サービスメッシュアーキテクチャには、コントロールプレーンとデータプレーンという 2 つの主要コンポーネントがあります。

データプレーン

データプレーンは、サービスメッシュのデータ処理コンポーネントです。すべてのサイドカープロキシとその機能が含まれています。あるサービスが別のサービスと通信したい場合、サイドカープロキシは次のアクションを実行します。

1. サイドカーがリクエストをインターセプトする
2. リクエストが別のネットワーク接続にカプセル化される
3. 送信元と宛先のプロキシ間に安全で暗号化されたチャネルが確立される

サイドカープロキシは、サービス間の低レベルのメッセージングを処理します。また、回線の遮断やリクエストの再試行などの機能も実装して、耐障害性を高め、サービスの低下を防ぎます。ロードバランシング、サービス検出、トラフィックルーティングなどのサービスメッシュ機能はデータプレーンに実装されています。

コントロールプレーン

コントロールプレーンは、サービスメッシュの中心の管理/設定レイヤーとして機能します。

コントロールプレーンを使用すると、管理者はメッシュ内のサービスを定義および設定できます。例えば、サービスエンドポイント、ルーティングルール、ロードバランシングポリシー、セキュリティ設定などのパラメータを指定できます。構成が定義されると、コントロールプレーンは必要な情報をサービスメッシュのデータプレーンに配信します。

プロキシは構成情報を使用して、受信リクエストの処理方法を決定します。また、構成の変更を受け取り、その動作を動的に適応させることもできます。サービスの再起動や中断なしに、サービスメッシュ構成をリアルタイムで変更できます。

サービスメッシュ実装には通常、コントロールプレーンに以下の機能が含まれます。

• メッシュ内のすべてのサービスを追跡するサービスレジストリ
• 新しいサービスの自動検出と使用頻度の低いサービスの削除
• メトリクス、ログ、分散トレーシング情報などのテレメトリデータの収集と集約

ここでは、Istio、Linkerd、Consul などのオープンソースプラットフォームに関連する一般的なサービスメッシュの課題をいくつか紹介します。

複雑さ

サービスメッシュには、追加のインフラストラクチャコンポーネント、構成要件、およびデプロイ上の考慮事項があります。デベロッパーと運用者は特定のサービスメッシュ実装の使用に関する専門知識を身に付ける必要があるため、習得するまでの時間が長くなります。チームのトレーニングには時間とリソースが必要です。組織は、サービスメッシュアーキテクチャの複雑さを理解し、効果的に構成するために必要な知識をチームに提供する必要があります。

運用上のオーバーヘッド

サービスメッシュは、データプレーンプロキシとコントロールプレーンコンポーネントのデプロイ、管理、モニタリングに追加のオーバーヘッドをもたらします。例えば、次のことを行う必要があります。

• サービスメッシュインフラストラクチャの高可用性とスケーラビリティを確保する
• プロキシの健全性とパフォーマンスをモニタリングする
• アップグレードと互換性の問題へ対処する

システム全体のパフォーマンスへの影響を最小限に抑えるには、サービスメッシュを慎重に設計して構成することが不可欠です。

統合に関する課題

サービスメッシュは、必要な機能を実行するために既存のインフラストラクチャとシームレスに統合する必要があります。これには、コンテナオーケストレーションプラットフォーム、ネットワークソリューション、およびテクノロジースタック内のその他のツールが含まれます。

複雑で多様な環境において、他のコンポーネントとの互換性とスムーズな統合を確保することは難しい場合があります。API、構成形式、依存関係を変更するには、継続的な計画とテストが必要です。スタックのどこかで新しいバージョンにアップグレードする必要がある場合も同様です。