سرویس مش عمومی: اجرای ایمنی نوع زیرساخت ارتباطی

در چشم انداز به سرعت در حال تحول سیستم های توزیع شده، به ویژه معماری های میکروسرویس، اطمینان از قابلیت اطمینان و امنیت ارتباطات بین سرویس ها از اهمیت بالایی برخوردار است. یک سرویس مش به عنوان یک لایه زیرساخت حیاتی برای رسیدگی به این چالش ها ظهور کرده است. در حالی که سرویس مش های سنتی اغلب بر پروتکل ها و چارچوب های خاص تمرکز می کنند، یک سرویس مش عمومی رویکرد گسترده تری را در پیش می گیرد و سازگاری و ایمنی نوع را در سناریوهای مختلف ارتباطی در اولویت قرار می دهد. این پست وبلاگ به مفهوم یک سرویس مش عمومی، مزایای آن در اجرای ایمنی نوع زیرساخت ارتباطی و پیامدهای آن برای توسعه نرم افزار مدرن می پردازد.

سرویس مش چیست؟

در هسته خود، یک سرویس مش یک لایه زیرساخت اختصاصی است که ارتباطات سرویس به سرویس را مدیریت می کند. این ویژگی ها را ارائه می دهد مانند:

• مدیریت ترافیک: مسیریابی، تعادل بار و قطع کننده مدار.
• امنیت: TLS متقابل (mTLS)، احراز هویت و مجوز.
• قابلیت مشاهده: جمع آوری متریک، ردیابی و ورود به سیستم.
• اجرای سیاست: محدود کردن نرخ، کنترل دسترسی و مدیریت سهمیه.

با انتزاع این نگرانی ها از کد برنامه، سرویس مش ها توسعه را ساده می کنند، کارایی عملیاتی را بهبود می بخشند و انعطاف پذیری کلی سیستم های توزیع شده را افزایش می دهند. پیاده سازی های محبوب شامل Istio، Linkerd و Envoy هستند.

نیاز به یک رویکرد عمومی

در حالی که سرویس مش های موجود ابزارهای قدرتمندی هستند، اما اغلب هنگام برخورد با محیط های ناهمگن یا الگوهای ارتباطی غیر استاندارد، محدودیت هایی را نشان می دهند. سرویس مش های سنتی اغلب به پروتکل های خاصی مانند HTTP/2 یا gRPC متصل هستند. یک سرویس مش عمومی با ارائه یک چارچوب انعطاف پذیرتر و قابل گسترش، هدف آن غلبه بر این محدودیت ها است. این رویکرد عمومی چندین مزیت دارد:

• تشخیص پروتکل: از طیف گسترده تری از پروتکل ها، از جمله پروتکل های سفارشی یا قدیمی پشتیبانی می کند.
• استقلال چارچوب: به طور یکپارچه با زبان ها و چارچوب های برنامه نویسی متنوع کار می کند.
• قابلیت توسعه: به توسعه دهندگان اجازه می دهد تا قابلیت ها و ادغام های سفارشی را اضافه کنند.
• قابلیت همکاری بهبود یافته: ارتباط بین سرویس های ساخته شده با فن آوری های مختلف را تسهیل می کند.

ایمنی نوع زیرساخت ارتباطی

ایمنی نوع یک مفهوم برنامه نویسی است که هدف آن جلوگیری از خطاها با اطمینان از اینکه انواع داده به طور مداوم و صحیح استفاده می شوند. در زمینه یک سرویس مش، ایمنی نوع زیرساخت ارتباطی به توانایی مش برای اجرای و تأیید ساختار و محتوای پیام های مبادله شده بین سرویس ها اشاره دارد. این شامل تأیید قالب های داده، اجرای اعتبار سنجی طرحواره و اطمینان از انطباق با قراردادهای ارتباطی از پیش تعریف شده است. این برای جلوگیری از خرابی های غیرمنتظره و بهبود قابلیت اطمینان کل سیستم بسیار مهم است.

سناریویی را در نظر بگیرید که در آن یک سرویس در ژاپن داده‌هایی را با تاریخ‌هایی که به صورت YYYY-MM-DD قالب‌بندی شده‌اند ارسال می‌کند، در حالی که سرویس دیگری در ایالات متحده انتظار MM-DD-YYYY را دارد. بدون ایمنی نوع، این اختلاف می تواند منجر به خطاهای پردازش داده ها و خرابی برنامه شود. یک سرویس مش عمومی می تواند با اجرای یک فرمت تاریخ استاندارد در تمام کانال های ارتباطی، به کاهش این مشکل کمک کند.

مزایای اجرای ایمنی نوع

اجرای ایمنی نوع زیرساخت ارتباطی در یک سرویس مش عمومی مزایای متعددی را ارائه می دهد:

• کاهش خطاها: بررسی نوع در لایه ارتباط به تشخیص زودهنگام خطاها کمک می کند و از انتشار آنها در سیستم جلوگیری می کند.
• قابلیت اطمینان بهبود یافته: اطمینان از سازگاری و اعتبار داده ها قابلیت اطمینان کلی برنامه را افزایش می دهد.
• امنیت پیشرفته: ایمنی نوع می تواند با تأیید داده های ورودی، از آسیب پذیری های امنیتی مانند حملات تزریقی جلوگیری کند.
• اشکال زدایی ساده شده: هنگامی که خطاها رخ می دهند، اطلاعات نوع می تواند به تعیین سریعتر علت اصلی کمک کند.
• افزایش قابلیت نگهداری: قراردادهای ارتباطی و محدودیت های نوعی که به خوبی تعریف شده اند، تکامل و نگهداری سیستم را در طول زمان آسان تر می کنند.

پیاده سازی ایمنی نوع در یک سرویس مش عمومی

پیاده سازی ایمنی نوع در یک سرویس مش عمومی نیاز به ترکیبی از تکنیک ها دارد، از جمله:

1. اعتبارسنجی طرحواره: استفاده از زبان‌های تعریف طرحواره مانند JSON Schema یا Protocol Buffers (protobuf) برای تعریف ساختار و انواع داده پیام‌ها. سرویس مش سپس می تواند پیام ها را در برابر این طرحواره ها قبل از ارسال آنها تأیید کند.

   مثال: تصور کنید دو میکروسرویس با استفاده از JSON با هم ارتباط برقرار می کنند. یک JSON Schema می تواند ساختار مورد انتظار بار JSON، از جمله انواع داده و فیلدهای مورد نیاز را تعریف کند. سرویس مش می تواند JSON را رهگیری و در برابر این طرحواره تأیید کند و پیام هایی را که مطابقت ندارند رد کند.

2. تبدیل داده ها: اعمال تبدیل ها بر روی پیام ها برای اطمینان از اینکه آنها مطابق با قالب مورد انتظار هستند. این ممکن است شامل تبدیل انواع داده، قالب بندی مجدد تاریخ ها یا نگاشت فیلدها باشد.

   مثال: اگر یک سرویس یک مهر زمانی را بر حسب میلی ثانیه از دوران ارسال کند، و سرویس دریافت کننده یک رشته تاریخ فرمت شده ISO 8601 را انتظار داشته باشد، سرویس مش می تواند تبدیل لازم را انجام دهد.

3. آزمایش قرارداد: تعریف قراردادهای ارتباطی بین سرویس ها و آزمایش خودکار این قراردادها برای اطمینان از سازگاری. این می تواند شامل استفاده از ابزارهایی مانند Pact یا Spring Cloud Contract باشد.

   مثال: یک قرارداد بین یک کلاینت و یک سرور ممکن است فرمت های درخواست و پاسخ مورد انتظار را برای یک نقطه پایانی API خاص مشخص کند. آزمایش قرارداد تأیید می کند که هم کلاینت و هم سرور به این قرارداد پایبند هستند.

4. پلاگین های سفارشی: توسعه پلاگین های سفارشی برای سرویس مش برای رسیدگی به الزامات ایمنی نوع خاص. این به توسعه دهندگان اجازه می دهد تا مش را با نیازهای منحصر به فرد خود تنظیم کنند.

   مثال: ممکن است یک شرکت نیاز داشته باشد تا با یک سیستم قدیمی که از یک فرمت داده اختصاصی استفاده می کند، ادغام شود. آنها می توانند یک پلاگین سفارشی ایجاد کنند که پیام ها را بین این فرمت و یک فرمت استاندارد مانند JSON یا protobuf ترجمه کند.

انتخاب های فناوری برای پیاده سازی

از چندین فناوری می توان برای پیاده سازی ایمنی نوع در یک سرویس مش عمومی استفاده کرد:

• Envoy: یک پروکسی با کارایی بالا که می تواند با فیلترهای سفارشی برای پیاده سازی اعتبارسنجی طرحواره و تبدیل داده ها گسترش یابد. قابلیت گسترش Envoy آن را به یک جزء ایده آل برای ساخت یک سرویس مش عمومی تبدیل می کند.
• WebAssembly (Wasm): یک فرمت بایت کد قابل حمل که به توسعه دهندگان اجازه می دهد تا منطق سفارشی را برای سرویس مش در زبان های برنامه نویسی مختلف بنویسند. این برای ساخت پلاگین های سفارشی که ایمنی نوع را اعمال می کنند مفید است. محیط اجرای سندباکس شده Wasm امنیت را افزایش می دهد.
• Lua: یک زبان اسکریپت نویسی سبک وزن که می تواند برای پیاده سازی تبدیل ها و اعتبارسنجی های داده ساده در سرویس مش استفاده شود. Lua اغلب برای کارهایی استفاده می شود که به عملکرد زبان های کامپایل شده نیاز ندارند.
• gRPC و Protocol Buffers: در حالی که gRPC خود ممکن است به طور کامل عمومی در نظر گرفته نشود، Protocol Buffers یک مکانیزم قوی برای تعریف ساختارهای داده و تولید کد برای زبان های مختلف ارائه می دهد. این می تواند همراه با سایر فناوری ها برای اطمینان از ایمنی نوع استفاده شود.

مثال های دنیای واقعی

بیایید چند سناریوی دنیای واقعی را بررسی کنیم که در آن یک سرویس مش عمومی با ایمنی نوع می تواند مفید باشد:

• پلتفرم تجارت الکترونیک جهانی: یک پلتفرم تجارت الکترونیک با سرویس های توزیع شده در چندین منطقه (به عنوان مثال، آمریکای شمالی، اروپا، آسیا) باید فرمت های مختلف ارز و مقررات مالیاتی را مدیریت کند. یک سرویس مش عمومی می تواند یک فرمت ارز استاندارد (به عنوان مثال، ISO 4217) را اعمال کند و محاسبات مالیاتی خاص منطقه را بر اساس موقعیت مکانی کاربر اعمال کند.
• برنامه خدمات مالی: یک برنامه مالی که تراکنش ها را از منابع مختلف پردازش می کند، باید یکپارچگی و دقت داده های مالی را تأیید کند. یک سرویس مش عمومی می تواند قوانین اعتبارسنجی داده های سختگیرانه را اعمال کند، مانند بررسی اعداد حساب معتبر، مقادیر تراکنش و کدهای ارز، برای جلوگیری از تقلب و خطا. به عنوان مثال، اعمال استانداردهای ISO 20022 برای پیام رسانی مالی.
• سیستم مراقبت های بهداشتی: یک سیستم مراقبت های بهداشتی که داده ها را از بیمارستان ها و کلینیک های مختلف ادغام می کند، باید از حریم خصوصی و امنیت اطلاعات بیمار اطمینان حاصل کند. یک سرویس مش عمومی می تواند سیاست های ناشناس سازی و رمزگذاری داده ها را برای مطابقت با مقرراتی مانند HIPAA (قانون قابلیت انتقال و مسئولیت پذیری بیمه سلامت) و GDPR (مقررات عمومی حفاظت از داده ها) اعمال کند.
• پلتفرم IoT: یک پلتفرم IoT که داده ها را از میلیون ها دستگاه جمع آوری می کند، باید فرمت ها و پروتکل های داده متنوع را مدیریت کند. یک سرویس مش عمومی می تواند داده ها را به یک فرمت مشترک نرمال کند و بررسی های کیفیت داده را برای اطمینان از دقت و قابلیت اطمینان اعمال کند. به عنوان مثال، می تواند داده ها را از پروتکل های حسگر مختلف به یک فرمت JSON استاندارد ترجمه کند.

چالش ها و ملاحظات

در حالی که یک سرویس مش عمومی با ایمنی نوع مزایای قابل توجهی را ارائه می دهد، چالش ها و ملاحظاتی نیز وجود دارد که باید در نظر داشت:

• سربار عملکرد: افزودن اعتبارسنجی طرحواره و منطق تبدیل داده ها به سرویس مش می تواند سربار عملکرد را معرفی کند. مهم است که این عملیات را با دقت بهینه کنید تا تاخیر را به حداقل برسانید.
• پیچیدگی: پیاده سازی و مدیریت یک سرویس مش عمومی می تواند پیچیده باشد و نیاز به تخصص در شبکه، امنیت و سیستم های توزیع شده دارد.
• سازگاری: اطمینان از سازگاری با سرویس ها و زیرساخت های موجود می تواند چالش برانگیز باشد، به ویژه هنگام برخورد با سیستم های قدیمی.
• حاکمیت: ایجاد سیاست ها و استانداردهای حاکمیتی روشن برای ایمنی نوع زیرساخت ارتباطی برای اطمینان از سازگاری و انطباق در سراسر سازمان بسیار مهم است.

بهترین شیوه ها

برای استفاده موثر از یک سرویس مش عمومی برای ایمنی نوع زیرساخت ارتباطی، بهترین شیوه های زیر را در نظر بگیرید:

• تعریف قراردادهای ارتباطی روشن: قراردادهای ارتباطی به خوبی تعریف شده بین سرویس ها ایجاد کنید، قالب های داده، پروتکل ها و رویه های رسیدگی به خطا را مشخص کنید.
• خودکارسازی اعتبارسنجی طرحواره: اعتبارسنجی طرحواره را در خط لوله CI/CD ادغام کنید تا اطمینان حاصل شود که سرویس ها به قراردادهای تعریف شده پایبند هستند.
• نظارت بر عملکرد: به طور مداوم بر عملکرد سرویس مش نظارت کنید تا هرگونه گلوگاه را شناسایی و برطرف کنید.
• پیاده سازی رسیدگی به خطای قوی: مکانیسم های رسیدگی به خطای قوی را برای رسیدگی به خرابی های ارتباطی و جلوگیری از خطاهای آبشاری پیاده سازی کنید.
• آموزش توسعه دهندگان: آموزش ها و منابعی را در اختیار توسعه دهندگان قرار دهید تا اهمیت ایمنی نوع و نحوه استفاده موثر از سرویس مش را درک کنند.

آینده سرویس مش ها و ایمنی نوع

احتمالاً آینده سرویس مش ها شاهد افزایش پذیرش رویکردهای عمومی و تأکید بیشتر بر ایمنی نوع خواهد بود. با پیچیده تر و ناهمگن تر شدن معماری های میکروسرویس، نیاز به یک زیرساخت ارتباطی انعطاف پذیر و قابل گسترش تنها افزایش می یابد. پیشرفت‌ها در فناوری‌هایی مانند WebAssembly و eBPF (فیلتر بسته‌های برکلی توسعه‌یافته) پیاده‌سازی‌های پیچیده‌تر و کارآمدتری از ایمنی نوع را در سرویس مش امکان‌پذیر می‌کند.

علاوه بر این، می‌توانیم ادغام تنگاتری بین سرویس مش‌ها و درگاه‌های API را پیش‌بینی کنیم که یک پلتفرم یکپارچه برای مدیریت ترافیک ورودی و بین سرویس‌ها ارائه می‌دهد. این ادغام ایمنی نوع سرتاسر را تسهیل می‌کند، از درخواست اولیه مشتری تا پاسخ نهایی.

نتیجه

یک سرویس مش عمومی یک پلتفرم قدرتمند و انعطاف پذیر برای مدیریت ارتباطات سرویس به سرویس در سیستم های توزیع شده مدرن فراهم می کند. با اجرای ایمنی نوع زیرساخت ارتباطی، می تواند به طور قابل توجهی قابلیت اطمینان، امنیت و قابلیت نگهداری برنامه ها را بهبود بخشد. در حالی که پیاده سازی یک سرویس مش عمومی نیاز به برنامه ریزی و اجرای دقیق دارد، مزایایی که ارائه می دهد ارزش تلاش را دارد، به ویژه در محیط های پیچیده و ناهمگن. با ادامه تکامل چشم انداز میکروسرویس ها، یک سرویس مش عمومی با ایمنی نوع قوی به یک جزء ضروری از معماری های نرم افزاری مدرن تبدیل خواهد شد.