Configuration du maillage de services frontend : Maîtriser la configuration de la communication entre microservices

Dans le monde dynamique des microservices, une communication efficace et sécurisée entre les services est primordiale. À mesure que la complexité des architectures augmente, la gestion de ces interactions inter-services devient un défi de taille. C'est là que les maillages de services entrent en jeu, offrant une couche d'infrastructure dédiée à la gestion de la communication de service à service. Bien qu'une grande partie des discussions sur les maillages de services se concentre souvent sur la communication 'backend' ou de service à service, le rôle du 'frontend' dans cet écosystème est tout aussi critique. Cet article de blog explore en profondeur la configuration du maillage de services frontend, en examinant comment mettre en place et gérer efficacement la communication des microservices de l'extérieur vers l'intérieur.

Comprendre le frontend dans le contexte d'un maillage de services

Avant d'aborder les spécificités de la configuration, il est essentiel de clarifier ce que nous entendons par 'frontend' dans le contexte d'un maillage de services. Généralement, cela fait référence aux points d'entrée de votre écosystème de microservices. Ce sont les composants avec lesquels les clients externes (navigateurs web, applications mobiles, autres systèmes externes) interagissent. Les composants clés souvent considérés comme faisant partie du frontend incluent :

• Passerelles API (API Gateways) : Agissent comme un point d'entrée unique pour toutes les requêtes des clients, les acheminant vers les services backend appropriés. Elles gèrent des préoccupations transversales comme l'authentification, la limitation de débit et la transformation des requêtes.
• Contrôleurs d'ingress (Ingress Controllers) : Dans les environnements Kubernetes, les contrôleurs d'ingress gèrent l'accès externe aux services au sein du cluster, souvent en fournissant un routage HTTP et HTTPS basé sur des règles.
• Proxys de périphérie (Edge Proxies) : Similaires aux passerelles API, ils se situent à la périphérie du réseau, gérant le trafic entrant dans le système.

Un maillage de services, une fois déployé, étend généralement ses capacités à ces composants frontend. Cela signifie que les mêmes fonctionnalités de gestion du trafic, de sécurité et d'observabilité offertes pour la communication inter-services peuvent également être appliquées au trafic entrant dans votre système. Cette approche unifiée simplifie la gestion et améliore la sécurité et la fiabilité.

Pourquoi la configuration du maillage de services frontend est-elle importante ?

Une configuration efficace du maillage de services frontend offre plusieurs avantages clés :

• Gestion centralisée du trafic : Contrôlez la manière dont le trafic externe est acheminé, réparti en charge et soumis à des politiques telles que les déploiements canary ou les tests A/B, le tout à partir d'un point de configuration unique.
• Sécurité renforcée : Mettez en œuvre une authentification, une autorisation et un chiffrement TLS robustes pour tout le trafic entrant, protégeant vos services contre les accès non autorisés et les attaques.
• Observabilité améliorée : Obtenez des informations approfondies sur les modèles de trafic entrant, les métriques de performance et les problèmes potentiels, permettant un dépannage plus rapide et une optimisation proactive.
• Interaction client simplifiée : Les clients peuvent interagir avec un point d'entrée cohérent, faisant abstraction de la complexité de l'architecture microservices sous-jacente.
• Cohérence entre les environnements : Appliquez les mêmes modèles de communication et politiques que vos services soient déployés sur site, dans un seul cloud ou sur plusieurs clouds.

Composants clés du maillage de services pour la configuration frontend

La plupart des maillages de services populaires, tels qu'Istio, Linkerd et Consul Connect, fournissent des composants ou des configurations spécifiques pour gérer le trafic frontend. Celles-ci impliquent souvent :

1. Ressource Gateway (Istio)

Dans Istio, la ressource Gateway est le mécanisme principal pour configurer le trafic d'ingress. Elle définit un répartiteur de charge qui écoute sur une adresse IP et un port, puis configure les écouteurs pour accepter le trafic entrant. Vous associez les ressources Gateway à des ressources VirtualService pour définir comment le trafic arrivant à la Gateway doit être acheminé vers vos services.

Exemple de scénario :

Imaginez une plateforme de commerce électronique mondiale avec plusieurs microservices pour le catalogue de produits, la gestion des utilisateurs et le traitement des commandes. Nous voulons exposer ces services via un point d'entrée unique, appliquer le TLS et acheminer le trafic en fonction du chemin de l'URL.

Configuration de la Gateway Istio (Conceptuel) :

            apiVersion: networking.istio.io/v1alpha3
kind: Gateway
metadata:
  name: ecomm-gateway
spec:
  selector:
    istio: ingressgateway # Use Istio's default ingress gateway deployment
  servers:
  - port:
      number: 443
      name: https
      protocol: HTTPS
    hosts:
    - "*.example.com"
    tls:
      mode: SIMPLE
      credentialName: ecomm-tls-cert # Kubernetes secret containing your TLS certificate
---
apiVersion: networking.istio.io/v1alpha3
kind: VirtualService
metadata:
  name: ecomm-virtualservice
spec:
  hosts:
  - "*.example.com"
  gateways:
  - ecomm-gateway
  http:
  - match:
    - uri:
        prefix: /products
    route:
    - destination:
        host: product-catalog-service
        port:
          number: 8080
  - match:
    - uri:
        prefix: /users
    route:
    - destination:
        host: user-management-service
        port:
          number: 9090
  - match:
    - uri:
        prefix: /orders
    route:
    - destination:
        host: order-processing-service
        port:
          number: 7070

            

              
                Copy
              
            
          

Dans cet exemple :

• La ressource Gateway configure la passerelle d'ingress d'Istio pour écouter sur le port 443 pour le trafic HTTPS sur tout hôte se terminant par .example.com. Elle spécifie un certificat TLS à utiliser.
• La ressource VirtualService définit ensuite comment les requêtes entrantes sont acheminées en fonction du préfixe de l'URI. Les requêtes vers /products vont au product-catalog-service, /users au user-management-service, et /orders au order-processing-service.

2. Ressource Ingress (Natif de Kubernetes)

Bien qu'elle ne soit pas strictement un composant de maillage de services, de nombreux maillages de services s'intègrent étroitement avec la ressource native Ingress de Kubernetes. Cette ressource définit des règles pour acheminer le trafic HTTP(S) externe vers les services au sein du cluster. Les maillages de services améliorent souvent les capacités des contrôleurs d'ingress qui implémentent l'API Ingress.

Exemple de scénario :

Utilisation d'un cluster Kubernetes avec un contrôleur d'ingress qui prend en charge Istio ou fait partie d'un autre maillage de services.

Configuration de l'Ingress Kubernetes (Conceptuel) :

            apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: Ingress
metadata:
  name: my-api-ingress
spec:
  rules:
  - host: "api.example.global"
    http:
      paths:
      - path: /api/v1/users
        pathType: Prefix
        backend:
          service:
            name: user-service
            port:
              number: 80
      - path: /api/v1/products
        pathType: Prefix
        backend:
          service:
            name: product-service
            port:
              number: 80

            

              
                Copy
              
            
          

Cette ressource Ingress de Kubernetes indique au contrôleur d'ingress d'acheminer le trafic pour api.example.global. Les requêtes commençant par /api/v1/users sont dirigées vers le user-service, et celles commençant par /api/v1/products vers le product-service.

3. Configuration de proxy de périphérie (Consul Connect)

Consul Connect, une partie de HashiCorp Consul, vous permet de sécuriser et de connecter des services. Pour le trafic d'ingress, vous configureriez généralement une passerelle d'ingress en utilisant les capacités de proxy de Consul.

Exemple de scénario :

Une entreprise utilisant Consul pour la découverte de services et les capacités de maillage afin de gérer une suite d'applications SaaS. Ils doivent exposer un tableau de bord central aux utilisateurs externes.

Configuration de proxy de périphérie Consul (Conceptuel) :

Cela implique souvent de définir une configuration de proxy dans le catalogue de Consul, puis potentiellement d'utiliser un répartiteur de charge pour diriger le trafic vers ces instances de proxy. Le proxy lui-même serait configuré pour acheminer les requêtes vers les services en amont appropriés. Par exemple, un proxy pourrait être configuré pour écouter sur le port 80/443 et transférer les requêtes en fonction des noms d'hôtes ou des chemins vers les services backend enregistrés dans Consul.

Un modèle courant consiste à déployer un service de passerelle d'ingress dédié (par exemple, un proxy Envoy) géré par Consul Connect. Cette passerelle aurait une définition de service Consul qui spécifie :

• Les ports sur lesquels elle écoute pour le trafic externe.
• Comment acheminer le trafic vers les services internes en fonction de règles.
• Les configurations de sécurité comme la terminaison TLS.

Considérations mondiales pour la configuration du maillage de services frontend

Lors du déploiement et de la configuration d'un maillage de services pour l'accès frontend dans un contexte mondial, plusieurs facteurs deviennent critiques :

1. Latence et Proximité

Les utilisateurs qui accèdent à vos services sont répartis dans le monde entier. Pour minimiser la latence, il est crucial de déployer vos points d'ingress de manière stratégique. Cela peut impliquer :

• Déploiements multi-régions : Déployer votre passerelle d'ingress de maillage de services dans plusieurs régions cloud (par exemple, Est des États-Unis, Ouest de l'Europe, Asie-Pacifique).
• Répartition de charge globale : Utiliser des répartiteurs de charge globaux basés sur le DNS ou Anycast pour diriger les utilisateurs vers le point d'ingress sain le plus proche.
• Réseaux de diffusion de contenu (CDN) : Pour les actifs statiques ou la mise en cache d'API, les CDN peuvent réduire considérablement la latence et décharger le trafic de votre maillage.

Exemple : Une institution financière mondiale doit fournir des données de trading en temps réel à des utilisateurs sur plusieurs continents. Elle déploierait ses passerelles d'ingress de maillage de services dans les principaux centres financiers comme New York, Londres et Tokyo, et utiliserait un service DNS mondial pour acheminer les utilisateurs vers la passerelle disponible la plus proche. Cela garantit un accès à faible latence aux données critiques du marché.

2. Conformité et souveraineté des données

Différents pays et régions ont des réglementations variables en matière de confidentialité et de souveraineté des données (par exemple, le RGPD en Europe, le CCPA en Californie, le PIPL en Chine). Votre configuration frontend doit en tenir compte :

• Routage régional : Assurez-vous que les données des utilisateurs provenant d'une région spécifique sont traitées et stockées dans cette région si la loi l'exige. Cela peut impliquer d'acheminer les utilisateurs vers des points d'ingress régionaux connectés à des clusters de services régionaux.
• Points de terminaison TLS : Décidez où la terminaison TLS a lieu. Si des données sensibles doivent rester chiffrées le plus longtemps possible au sein d'une juridiction spécifique, vous pourriez terminer le TLS à une passerelle dans cette juridiction.
• Audit et journalisation : Mettez en œuvre des mécanismes complets de journalisation et d'audit au niveau de l'ingress pour répondre aux exigences de conformité en matière de suivi de l'accès et de la manipulation des données.

Exemple : Une entreprise de technologie de la santé proposant une plateforme de télémédecine doit se conformer à la HIPAA aux États-Unis et à des réglementations similaires ailleurs. Elle configurerait son maillage de services pour s'assurer que les données des patients des utilisateurs américains ne sont accessibles que par des points d'ingress basés aux États-Unis et traitées par des services basés aux États-Unis, en maintenant la conformité avec les règles de résidence des données.

3. Appairage de réseaux et interconnexions

Pour les environnements hybrides ou multi-cloud, une connectivité efficace entre vos centres de données sur site et les environnements cloud, ou entre différents fournisseurs de cloud, est cruciale. La configuration frontend du maillage de services doit tirer parti de ces interconnexions.

• Direct Connect/Interconnect : Utilisez des connexions réseau dédiées pour une communication fiable et à haut débit entre vos infrastructures.
• VPN : Pour les connexions moins critiques ou à plus petite échelle, les VPN peuvent fournir des tunnels sécurisés.
• Maillage de services aux périphéries du réseau : Déployer des proxys de maillage de services aux périphéries de ces réseaux interconnectés peut aider à gérer et sécuriser le trafic circulant entre différents environnements.

Exemple : Un géant de la vente au détail migrant sa plateforme de commerce électronique vers le cloud tout en conservant certains systèmes de gestion des stocks sur site. Il utilise AWS Direct Connect pour relier son centre de données sur site à son VPC AWS. Sa passerelle d'ingress de maillage de services dans AWS est configurée pour communiquer de manière sécurisée avec le service d'inventaire sur site via cette connexion dédiée, garantissant un traitement des commandes rapide et fiable.

4. Fuseaux horaires et heures d'ouverture

Bien que les microservices visent une disponibilité 24/7, les équipes opérationnelles peuvent ne pas être réparties sur tous les fuseaux horaires. Les configurations frontend peuvent aider à gérer cela :

• Déplacement du trafic : Configurez des déploiements progressifs (déploiements canary) pendant les heures creuses pour des régions spécifiques afin de minimiser l'impact en cas de problèmes.
• Alertes automatisées : Intégrez l'observabilité de votre maillage de services à des systèmes d'alerte mondiaux qui tiennent compte des différents horaires d'équipe.

5. Stratégies d'authentification et d'autorisation

La mise en œuvre d'une posture de sécurité robuste au point d'entrée est vitale. Les stratégies courantes pour la configuration du maillage de services frontend incluent :

• JSON Web Tokens (JWT) : Vérification des JWT émis par un fournisseur d'identité.
• OAuth 2.0 / OpenID Connect : Délégation de l'authentification à des fournisseurs d'identité externes.
• Clés API : Authentification simple pour un accès programmatique.
• Mutual TLS (mTLS) : Bien que souvent utilisé pour la communication de service à service, le mTLS peut également être utilisé pour l'authentification des clients si les clients ont leurs propres certificats.

Exemple : Un fournisseur mondial de SaaS utilise Auth0 comme fournisseur d'identité. Sa passerelle d'ingress Istio est configurée pour valider les JWT émis par Auth0. Lorsqu'un utilisateur s'authentifie via l'application web, Auth0 renvoie un JWT, que la passerelle vérifie ensuite avant de transférer la requête au microservice backend approprié. Cela garantit que seuls les utilisateurs authentifiés peuvent accéder aux ressources protégées.

Configurations avancées du maillage de services frontend

Au-delà du routage de base et de la sécurité, les maillages de services offrent des fonctionnalités puissantes qui peuvent être exploitées au niveau du frontend :

1. Répartition du trafic et déploiements canary

Le déploiement de nouvelles versions de vos services orientés frontend peut se faire avec un risque minimal en utilisant la répartition du trafic. Cela vous permet de déplacer progressivement le trafic d'une ancienne version vers une nouvelle.

Exemple (Istio VirtualService) :

            apiVersion: networking.istio.io/v1alpha3
kind: VirtualService
metadata:
  name: ecomm-virtualservice
spec:
  hosts:
  - "*.example.com"
  gateways:
  - ecomm-gateway
  http:
  - match:
    - uri:
        prefix: /products
    route:
    - destination:
        host: product-catalog-service
        subset: v1
      weight: 90
    - destination:
        host: product-catalog-service
        subset: v2
      weight: 10 # 10% of traffic goes to the new version

            

              
                Copy
              
            
          

Cette configuration dirige 90% du trafic vers le sous-ensemble v1 du product-catalog-service et 10% vers le sous-ensemble v2. Vous pouvez ensuite surveiller v2 pour détecter les erreurs ou les problèmes de performance. Si tout semble correct, vous pouvez progressivement augmenter son poids.

2. Limitation de débit (Rate Limiting)

Protégez vos services contre la surcharge due à un trop grand nombre de requêtes, qu'elles soient malveillantes ou dues à des pics de trafic inattendus. Les points d'ingress frontend sont idéaux pour appliquer des limites de débit.

Exemple (Limitation de débit avec Istio) :

Istio prend en charge la limitation de débit via ses proxys basés sur Envoy. Vous pouvez définir des limites de débit personnalisées en fonction de divers critères tels que l'IP du client, les revendications JWT ou les en-têtes de requête. Ceci est souvent configuré via une ressource personnalisée RateLimitService et un EnvoyFilter ou directement dans le VirtualService selon la version et la configuration d'Istio.

Une configuration conceptuelle pourrait ressembler à :

            # Concept simplifié de la configuration de limitation de débit
# L'implémentation réelle implique un service de limitation de débit distinct ou une configuration dans Envoy
apiVersion: networking.istio.io/v1alpha3
kind: VirtualService
# ... autres configurations ...
http:
- route:
  - destination:
      host: api-service
      port:
        number: 80
  # Cette partie est conceptuelle, l'implémentation réelle varie
  rate_limits:
    requests_per_unit: 100
    unit: MINUTE

            

              
                Copy
              
            
          

3. Transformation des requêtes et manipulation des en-têtes

Parfois, les clients frontend s'attendent à des formats de requête ou des en-têtes différents de ce que vos services backend comprennent. La passerelle d'ingress peut effectuer ces transformations.

Exemple (Istio) :

Vous pourriez vouloir ajouter un en-tête personnalisé indiquant le pays d'origine en fonction de l'adresse IP du client, ou réécrire une URL avant qu'elle n'atteigne le service backend.

            apiVersion: networking.istio.io/v1alpha3
kind: VirtualService
# ... autres configurations ...
http:
- match:
  - uri:
      prefix: /api/v2/users
  rewrite:
    uri: /users # Réécrire l'URI avant de l'envoyer au service
  headers:
    request:
      add:
        X-Client-Region: "{{ request.headers.x-forwarded-for | ip_to_country }}" # Conceptuel, nécessite un filtre ou une logique personnalisée
  route:
  - destination:
      host: user-management-service
      port:
        number: 9090

            

              
                Copy
              
            
          

4. Intégration de l'observabilité

Les configurations frontend sont critiques pour l'observabilité. En instrumentant la passerelle d'ingress, vous pouvez collecter des métriques, des journaux et des traces précieux pour tout le trafic entrant.

• Métriques : Volume de requêtes, latence, taux d'erreur (HTTP 4xx, 5xx), utilisation de la bande passante.
• Journaux : Informations détaillées sur les requêtes/réponses, y compris les en-têtes, le corps (si configuré) et les codes de statut.
• Traces : Traçage de bout en bout des requêtes lorsqu'elles traversent la passerelle d'ingress et ensuite vos microservices.

La plupart des maillages de services génèrent automatiquement ces signaux de télémétrie pour le trafic passant par leurs proxys. S'assurer que votre passerelle d'ingress est correctement configurée et intégrée à votre pile d'observabilité (par exemple, Prometheus, Grafana, Jaeger, Datadog) est la clé pour obtenir ces informations.

Choisir le bon maillage de services pour la configuration frontend

Le choix du maillage de services peut influencer votre approche de configuration frontend. Les principaux acteurs incluent :

• Istio : Puissant et riche en fonctionnalités, particulièrement performant dans les environnements Kubernetes. Ses ressources Gateway et VirtualService offrent un contrôle étendu sur le trafic d'ingress.
• Linkerd : Connu pour sa simplicité et ses performances, Linkerd se concentre sur la fourniture d'un maillage de services sécurisé et observable avec moins de complexité. Son intégration d'ingress est généralement réalisée via l'Ingress Kubernetes ou des contrôleurs d'ingress externes.
• Consul Connect : Offre une plateforme unifiée pour la découverte de services, la vérification de l'état et le maillage de services. Sa capacité à s'intégrer avec des proxys externes et ses propres capacités de proxy le rendent adapté à des environnements divers, y compris les configurations multi-cloud et hybrides.
• Kuma/Kong Mesh : Un maillage de services universel qui fonctionne sur des VM et des conteneurs. Il fournit une API déclarative pour la gestion du trafic et la sécurité, le rendant adaptable pour les configurations frontend.

Votre décision devrait être basée sur votre infrastructure existante (Kubernetes, VM), l'expertise de l'équipe, les exigences spécifiques en matière de fonctionnalités et la tolérance à la surcharge opérationnelle.

Meilleures pratiques pour la configuration du maillage de services frontend

Pour garantir une configuration de maillage de services frontend robuste et gérable, considérez ces meilleures pratiques :

• Commencez simplement : Débutez avec le routage de base et la sécurité. Introduisez progressivement des fonctionnalités plus avancées comme la répartition du trafic et les déploiements canary à mesure que votre équipe acquiert de l'expérience.
• Automatisez tout : Utilisez des outils d'Infrastructure en tant que Code (IaC) comme Terraform, Pulumi ou des manifestes Kubernetes pour définir et gérer vos configurations de maillage de services. Cela garantit la cohérence et la répétabilité.
• Mettez en œuvre une surveillance complète : Configurez des alertes pour les métriques clés au niveau de l'ingress. Une surveillance proactive est cruciale pour détecter et résoudre les problèmes avant qu'ils n'affectent les utilisateurs.
• Sécurisez votre ingress : Appliquez toujours le TLS pour le trafic entrant. Examinez et mettez à jour régulièrement vos certificats TLS et vos suites de chiffrement. Mettez en œuvre une authentification et une autorisation robustes.
• Versionnez vos configurations : Traitez vos configurations de maillage de services comme du code, en les gardant sous contrôle de version.
• Documentez minutieusement : Documentez clairement vos points d'ingress, vos règles de routage, vos politiques de sécurité et toutes les transformations personnalisées. C'est vital pour l'intégration des nouveaux membres de l'équipe et pour le dépannage.
• Testez de manière approfondie : Testez vos configurations frontend dans diverses conditions, y compris une charge élevée, des pannes de réseau et des tests de pénétration de sécurité.
• Envisagez la reprise après sinistre : Planifiez comment vos points d'ingress se comporteront en cas de pannes. Les déploiements multi-régions et les mécanismes de basculement automatisés sont essentiels.
• Restez à jour : Les technologies de maillage de services évoluent rapidement. Restez informé des mises à jour et des correctifs de sécurité pour le maillage de services que vous avez choisi.

Conclusion

La configuration du maillage de services frontend est un aspect critique, mais parfois négligé, de la construction d'architectures de microservices résilientes et évolutives. En gérant efficacement votre trafic d'ingress, vous pouvez améliorer la sécurité, l'observabilité, simplifier les interactions avec les clients et obtenir un contrôle précis sur la manière dont vos services sont exposés au monde. Quel que soit le maillage de services que vous choisissez, une approche réfléchie et stratégique de la configuration frontend, associée à une compréhension des considérations mondiales, est essentielle pour réussir dans le paysage actuel des systèmes distribués. Maîtriser ces configurations vous permet de créer des applications qui ne sont pas seulement fonctionnelles, mais aussi sécurisées, fiables et performantes à l'échelle mondiale.