Politika sprednjega storitvenega omrežja: Upravljanje prometnih pravil

V današnjih vedno bolj kompleksnih in porazdeljenih aplikacijskih okoljih je učinkovito in varno upravljanje pretoka prometa ključnega pomena. Politika sprednjega storitvenega omrežja (Frontend Service Mesh Policy Engine) zagotavlja orodja za določanje in uveljavljanje prometnih pravil, kar omogoča natančen nadzor nad tem, kako so zahteve usmerjene, transformirane in zavarovane znotraj vaše aplikacije. Ta članek raziskuje koncepte, koristi in strategije implementacije za izkoriščanje politike sprednjega storitvenega omrežja za doseganje robustnega upravljanja prometnih pravil.

Kaj je sprednje storitveno omrežje?

Storitveno omrežje je namenska infrastrukturna plast, ki nadzoruje komunikacijo med storitvami. Medtem ko tradicionalna storitvena omrežja običajno delujejo na zaledju, sprednje storitveno omrežje razširja te zmogljivosti na odjemalsko stran in upravlja interakcije med uporabniškim vmesnikom (UI) in zalednimi storitvami. Zagotavlja dosleden in opazljiv sloj za upravljanje prometa, uporabo varnostnih politik in izboljšanje celotne uporabniške izkušnje.

Za razliko od zalednih storitvenih omrežij, ki se primarno ukvarjajo z internimi komunikacijami med storitvami, se sprednja storitvena omrežja osredotočajo na interakcije, ki jih sproži uporabnik (ali odjemalska aplikacija, ki predstavlja uporabnika). To vključuje zahteve iz spletnih brskalnikov, mobilnih aplikacij in drugih odjemalskih aplikacij.

Kaj je mehanizem za politike?

Mehanizem za politike je sistem, ki ocenjuje pravila in sprejema odločitve na podlagi teh pravil. V kontekstu sprednjega storitvenega omrežja mehanizem za politike interpretira in uveljavlja prometna pravila, avtorizacijske politike in druge konfiguracije, ki določajo, kako se obravnavajo zahteve. Deluje kot možgani storitvenega omrežja in zagotavlja, da ves promet upošteva določene politike.

Mehanizme za politike je mogoče implementirati na različne načine, od preprostih sistemov, ki temeljijo na pravilih, do sofisticiranih mehanizmov za odločanje, ki jih poganja strojno učenje. Pogoste implementacije vključujejo sisteme, ki temeljijo na pravilih, nadzor dostopa na podlagi atributov (ABAC) in nadzor dostopa na podlagi vlog (RBAC).

Ključne koristi mehanizma za politike sprednjega storitvenega omrežja za upravljanje prometnih pravil

• Izboljšana varnost: Implementirajte robustne varnostne politike, kot so avtentikacija, avtorizacija in omejevanje hitrosti, da zaščitite svojo aplikacijo pred zlonamernimi napadi in nepooblaščenim dostopom.
• Izboljšana odpornost: Inteligentno usmerite promet na zdrave zaledne instance, kar zmanjšuje vpliv napak in zagotavlja visoko razpoložljivost.
• Optimizirana zmogljivost: Implementirajte strategije oblikovanja prometa in uravnoteženja obremenitve za optimizacijo odzivnih časov in izboljšanje celotne uporabniške izkušnje.
• Poenostavljena uvedba: Enostavno omogočite kanarske uvedbe in A/B testiranje, kar vam omogoča postopno uvajanje novih funkcij in preverjanje njihove zmogljivosti, preden jih v celoti sprostite vsem uporabnikom.
• Povečana opazljivost: Pridobite poglobljen vpogled v prometne vzorce in vedenje aplikacije z natančnimi metrikami in zmožnostmi sledenja.
• Centraliziran nadzor: Upravljajte vsa prometna pravila in politike z osrednje lokacije, kar poenostavi administracijo in zagotavlja doslednost v celotni aplikaciji.

Pogosti scenariji upravljanja prometnih pravil

Mehanizem za politike sprednjega storitvenega omrežja vam omogoča implementacijo širokega nabora scenarijev upravljanja prometa. Tukaj je nekaj primerov:

1. Kanarske uvedbe

Kanarske uvedbe vključujejo izdajo nove različice vaše aplikacije majhnemu podnaboru uporabnikov, preden jo uvedete celotni uporabniški bazi. To vam omogoča spremljanje delovanja in stabilnosti nove različice v realnem okolju, kar zmanjšuje tveganje za razširjene težave.

Primer: Usmerite 5 % prometa uporabnikov iz Evrope na novo različico aplikacije, medtem ko je preostalih 95 % prometa usmerjenih na obstoječo različico. Spremljajte ključne metrike, kot sta odzivni čas in stopnja napak, da prepoznate morebitne težave, preden novo različico izpostavite več uporabnikom.

Konfiguracija: Mehanizem za politike bi bil konfiguriran za usmerjanje prometa na podlagi lokacije uporabnika (npr. z uporabo geolokacije IP naslova). Zbiranje metrik in opozarjanje bi bila integrirana za zagotavljanje povratnih informacij v realnem času o kanarski uvedbi.

2. A/B testiranje

A/B testiranje vam omogoča primerjavo dveh različnih različic funkcije ali uporabniškega vmesnika, da ugotovite, katera deluje bolje. To je dragoceno orodje za optimizacijo angažiranosti uporabnikov in stopenj konverzije.

Primer: Prikažite dve različni različici pristajalne strani uporabnikom, pri čemer jih naključno dodelite bodisi različici A bodisi različici B. Spremljajte metrike, kot sta stopnja klikov in stopnja konverzije, da ugotovite, katera različica je učinkovitejša.

Konfiguracija: Mehanizem za politike bi naključno porazdelil promet med dve različici. Dodatitev uporabnika bi se običajno ohranila z uporabo piškotkov ali drugih mehanizmov trajnega shranjevanja, da se zagotovi doslednost za posamezne uporabnike.

3. Geolokacijsko usmerjanje

Geolokacijsko usmerjanje vam omogoča usmerjanje prometa na različne zaledne instance na podlagi geografske lokacije uporabnika. To se lahko uporablja za izboljšanje zmogljivosti z usmerjanjem uporabnikov na strežnike, ki so jim geografsko bližje, ali za skladnost s predpisi o prebivališču podatkov.

Primer: Usmerite promet uporabnikov iz Severne Amerike na strežnike v Združenih državah, medtem ko usmerite promet uporabnikov iz Evrope na strežnike v Nemčiji. To lahko zmanjša zakasnitev in zagotovi skladnost z uredbo GDPR.

Konfiguracija: Mehanizem za politike bi uporabil geolokacijo IP naslova za določitev lokacije uporabnika in ustrezno usmeril promet. Upoštevati je treba uporabo VPN-ja, ki bi lahko prikril resnično lokacijo uporabnikov.

4. Uporabniško specifično usmerjanje

Uporabniško specifično usmerjanje vam omogoča usmerjanje prometa na podlagi uporabniških atributov, kot so raven naročnine, vloga ali vrsta naprave. To se lahko uporablja za zagotavljanje personaliziranih izkušenj ali za uveljavljanje politik nadzora dostopa.

Primer: Usmerite promet od premium naročnikov na namenske zaledne instance z višjo zmogljivostjo in kapaciteto. To zagotavlja, da premium naročniki prejmejo vrhunsko uporabniško izkušnjo.

Konfiguracija: Mehanizem za politike bi dostopal do uporabniških atributov iz centralnega ponudnika identitete (npr. strežnik OAuth 2.0) in usmerjal promet na podlagi teh atributov.

5. Omejevanje hitrosti

Omejevanje hitrosti ščiti vašo aplikacijo pred zlorabo z omejevanjem števila zahtev, ki jih lahko uporabnik ali odjemalec pošlje v določenem časovnem obdobju. To pomaga preprečiti napade zavrnitve storitve in zagotoviti, da je vaša aplikacija na voljo zakonitim uporabnikom.

Primer: Omejite število zahtev, ki jih lahko uporabnik pošlje na avtentikacijsko končno točko, na 10 zahtev na minuto. To preprečuje napade z grobo silo na uporabniške račune.

Konfiguracija: Mehanizem za politike bi spremljal število zahtev, ki jih je poslal vsak uporabnik, in zavrnil zahteve, ki presegajo določeno omejitev hitrosti.

6. Manipulacija glav

Manipulacija glav vam omogoča spreminjanje HTTP glav za dodajanje, odstranjevanje ali spreminjanje informacij, ki so v njih. To se lahko uporablja za različne namene, kot so dodajanje varnostnih žetonov, razširjanje informacij o sledenju ali spreminjanje URL-jev zahtev.

Primer: Vsem zahtevam do zaledne storitve dodajte glavo po meri, da identificirate odjemalsko aplikacijo, ki je sprožila zahtevo. To omogoča zaledni storitvi, da prilagodi svoj odgovor na podlagi odjemalske aplikacije.

Konfiguracija: Mehanizem za politike bi bil konfiguriran za spreminjanje HTTP glav na podlagi vnaprej določenih pravil.

Implementacija mehanizma za politike sprednjega storitvenega omrežja

Za implementacijo mehanizma za politike sprednjega storitvenega omrežja je na voljo več možnosti, vključno z:

• Okvirji storitvenega omrežja: Uporabite obstoječe okvire storitvenega omrežja, kot sta Istio ali Envoy, ki jih je mogoče razširiti za podporo upravljanja prometa na sprednji strani.
• Open Policy Agent (OPA): Integrirajte OPA, splošni mehanizem za politike, za uveljavljanje prometnih pravil in avtorizacijskih politik.
• Rešitve po meri: Zgradite mehanizem za politike po meri z uporabo programskih jezikov in okvirjev po vaši izbiri.

Okvirji storitvenega omrežja (Istio, Envoy)

Istio in Envoy sta priljubljena okvirja storitvenega omrežja, ki zagotavljata celovit nabor funkcij za upravljanje prometa, varnosti in opazljivosti. Čeprav sta primarno zasnovana za zaledne storitve, ju je mogoče prilagoditi tudi za upravljanje prometa na sprednji strani. Vendar pa prilagoditev za zapletenosti na odjemalski strani zahteva skrbno upoštevanje dejavnikov, kot sta združljivost brskalnikov in varnost na odjemalski strani.

Prednosti:

• Zreli in dobro podprti okvirji.
• Celovit nabor funkcij.
• Integracija s priljubljenimi platformami v oblaku.

Slabosti:

• Lahko so kompleksni za namestitev in upravljanje.
• Morda zahtevajo znatno prilagoditev za podporo specifičnih zahtev sprednjega dela.
• Režija, povezana s polnopravnim storitvenim omrežjem, je lahko pretirana za enostavnejše scenarije sprednjega dela.

Open Policy Agent (OPA)

OPA je splošni mehanizem za politike, ki vam omogoča določanje in uveljavljanje politik z uporabo deklarativnega jezika Rego. OPA se lahko integrira z različnimi sistemi, vključno s storitvenimi omrežji, API prehodi in Kubernetesom. Njegova prilagodljivost ga dela dobro izbiro za implementacijo kompleksnih prometnih pravil in avtorizacijskih politik.

Prednosti:

• Zelo prilagodljiv in nastavljiv.
• Deklarativen jezik politik (Rego).
• Integracija z različnimi sistemi.

Slabosti:

• Zahteva učenje jezika Rego.
• Odpravljanje napak pri kompleksnih politikah je lahko zahtevno.
• Potrebuje integracijo z obstoječo infrastrukturo sprednjega dela.

Rešitve po meri

Izgradnja mehanizma za politike po meri vam omogoča, da rešitev prilagodite svojim specifičnim potrebam. To je lahko dobra možnost, če imate edinstvene zahteve, ki jih obstoječi okvirji ali mehanizmi za politike ne morejo izpolniti. Vendar pa zahteva tudi znaten razvojni napor in stalno vzdrževanje.

Prednosti:

• Popoln nadzor nad implementacijo.
• Prilagojeno specifičnim zahtevam.

Slabosti:

• Znaten razvojni napor.
• Zahteva stalno vzdrževanje.
• Pomanjkanje podpore skupnosti in vnaprej zgrajenih integracij.

Koraki implementacije

Ne glede na izbrani pristop k implementaciji, so pri implementaciji mehanizma za politike sprednjega storitvenega omrežja običajno vključeni naslednji koraki:

1. Določite svoje cilje upravljanja prometa: Opredelite specifične scenarije upravljanja prometa, ki jih želite implementirati (npr. kanarske uvedbe, A/B testiranje, omejevanje hitrosti).
2. Izberite mehanizem za politike: Izberite mehanizem za politike, ki ustreza vašim zahtevam, na podlagi dejavnikov, kot so prilagodljivost, zmogljivost in enostavnost uporabe.
3. Določite svoje politike: Napišite politike, ki določajo, kako naj se promet usmerja, transformira in zavaruje.
4. Integrirajte mehanizem za politike: Integrirajte mehanizem za politike z vašo sprednjo infrastrukturo. To lahko vključuje namestitev proxy strežnika, spreminjanje kode aplikacije ali uporabo stranskega vsebnika.
5. Preizkusite svoje politike: Temeljito preizkusite svoje politike, da zagotovite, da delujejo po pričakovanjih.
6. Spremljajte svoj sistem: Spremljajte svoj sistem za sledenje prometnim vzorcem in prepoznavanje morebitnih težav.

Globalni pomisleki in najboljše prakse

Pri implementaciji mehanizma za politike sprednjega storitvenega omrežja za globalno občinstvo je ključno upoštevati naslednje dejavnike:

• Lokalizacija podatkov: Zagotovite, da se promet usmerja na strežnike, ki so skladni s predpisi o lokalizaciji podatkov v različnih regijah. Na primer, GDPR zahteva, da se osebni podatki državljanov EU obdelujejo znotraj EU.
• Zmogljivost: Optimizirajte usmerjanje prometa, da zmanjšate zakasnitev za uporabnike v različnih geografskih lokacijah. Razmislite o uporabi omrežij za dostavo vsebine (CDN) in geografsko porazdeljenih strežnikov.
• Lokalizacija: Prilagodite prometna pravila na podlagi uporabnikovega jezika in kulture. Na primer, morda boste želeli uporabnike usmeriti na različne različice vaše aplikacije, ki so lokalizirane za njihovo specifično regijo.
• Varnost: Implementirajte robustne varnostne politike za zaščito vaše aplikacije pred napadi, ki lahko izvirajo iz različnih delov sveta. To vključuje zaščito pred skriptanjem med spletnimi mesti (XSS), SQL injekcijo in drugimi pogostimi spletnimi ranljivostmi.
• Skladnost: Zagotovite, da so vaše politike upravljanja prometa skladne z vsemi veljavnimi zakoni in predpisi v različnih državah. To vključuje predpise, povezane z zasebnostjo podatkov, varnostjo in varstvom potrošnikov.
• Opazljivost: Implementirajte celovito opazljivost za razumevanje prometnih vzorcev po različnih regijah. To vključuje sledenje metrikam, kot so odzivni čas, stopnja napak in vedenje uporabnikov. Te podatke uporabite za optimizacijo svojih politik upravljanja prometa in prepoznavanje morebitnih težav.

Orodja in tehnologije

Tukaj je seznam orodij in tehnologij, ki se pogosto uporabljajo pri implementacijah sprednjega storitvenega omrežja:

• Envoy Proxy: Visokozmogljiv proxy, zasnovan za aplikacije v oblaku, pogosto uporabljen kot gradnik za storitvena omrežja.
• Istio: Priljubljena platforma storitvenega omrežja, ki zagotavlja funkcije upravljanja prometa, varnosti in opazljivosti.
• Open Policy Agent (OPA): Splošni mehanizem za politike za uveljavljanje politik v vaši infrastrukturi.
• Kubernetes: Platforma za orkestracijo vsebnikov, ki se pogosto uporablja za uvajanje in upravljanje storitvenih omrežij.
• Prometheus: Sistem za spremljanje in opozarjanje za zbiranje in analizo metrik.
• Grafana: Orodje za vizualizacijo podatkov za ustvarjanje nadzornih plošč in vizualizacijo metrik.
• Jaeger in Zipkin: Sistemi za porazdeljeno sledenje za spremljanje zahtev, ko prehajajo skozi vaše mikrostoritve.
• NGINX: Priljubljen spletni strežnik in reverzni proxy, ki se lahko uporablja za upravljanje prometa.
• HAProxy: Visokozmogljiv uravnoteževalnik obremenitve, ki se lahko uporablja za porazdelitev prometa.
• Linkerd: Lahko storitveno omrežje, zasnovano za preprostost in enostavno uporabo.

Primer konfiguracije (ilustrativno – uporaba Envoy kot proxyja)

Ta primer ponazarja poenostavljeno konfiguracijo Envoy za usmerjanje prometa na podlagi uporabniškega agenta:

yaml static_resources: listeners: - name: listener_0 address: socket_address: address: 0.0.0.0 port_value: 8080 filter_chains: - filters: - name: envoy.filters.network.http_connection_manager typed_config: "@type": type.googleapis.com/envoy.extensions.filters.network.http_connection_manager.v3.HttpConnectionManager stat_prefix: ingress_http route_config: name: local_route virtual_hosts: - name: local_service domains: ["*"] routes: - match: headers: - name: user-agent string_match: contains: "Mobile" route: cluster: mobile_cluster - match: prefix: "/" route: cluster: default_cluster http_filters: - name: envoy.filters.http.router typed_config: "@type": type.googleapis.com/envoy.extensions.filters.http.router.v3.Router clusters: - name: mobile_cluster connect_timeout: 0.25s type: STRICT_DNS lb_policy: ROUND_ROBIN load_assignment: cluster_name: mobile_cluster endpoints: - lb_endpoints: - endpoint: address: socket_address: address: mobile_backend port_value: 80 - name: default_cluster connect_timeout: 0.25s type: STRICT_DNS lb_policy: ROUND_ROBIN load_assignment: cluster_name: default_cluster endpoints: - lb_endpoints: - endpoint: address: socket_address: address: default_backend port_value: 80

Pojasnilo:

• Poslušalec (Listener): Posluša dohodni HTTP promet na vratih 8080.
• Upravljalnik HTTP povezav (HTTP Connection Manager): Upravlja HTTP povezave in usmerja zahteve.
• Konfiguracija poti (Route Configuration): Določa poti na podlagi značilnosti zahtev.
• Poti (Routes):
  • Prva pot se ujema z zahtevami z glavo User-Agent, ki vsebuje "Mobile", in jih usmerja v `mobile_cluster`.
  • Druga pot se ujema z vsemi drugimi zahtevami (predpona "/") in jih usmerja v `default_cluster`.
• Gruče (Clusters): Določa zaledne storitve (mobile_backend in default_backend), na katere se usmerjajo zahteve. Vsaka gruča ima DNS ime (npr. mobile_backend) in vrata (80).

Opomba: To je poenostavljen primer. Konfiguracija v realnem svetu bi bila verjetno bolj kompleksna in bi vključevala dodatne funkcije, kot so preverjanje zdravja, konfiguracija TLS in bolj sofisticirana pravila usmerjanja.

Prihodnji trendi

Področje sprednjih storitvenih omrežij in mehanizmov za politike se hitro razvija. Tukaj so nekateri prihodnji trendi, na katere je treba biti pozoren:

• Integracija z WebAssembly (Wasm): Wasm omogoča izvajanje kode neposredno v brskalniku, kar vam omogoča implementacijo bolj sofisticiranih politik upravljanja prometa na odjemalski strani.
• Umetna inteligenca (UI) in strojno učenje (ML): UI in ML se lahko uporabljata za samodejno optimizacijo usmerjanja prometa, odkrivanje anomalij in personalizacijo uporabniških izkušenj.
• Računalništvo brez strežnika (Serverless Computing): Platforme brez strežnika postajajo vse bolj priljubljene za gradnjo sprednjih aplikacij. Storitvena omrežja se lahko uporabljajo za upravljanje prometa in varnosti v okoljih brez strežnika.
• Robno računalništvo (Edge Computing): Robno računalništvo vključuje obdelavo podatkov bližje uporabniku, kar lahko izboljša zmogljivost in zmanjša zakasnitev. Storitvena omrežja se lahko namestijo na robu za upravljanje prometa in varnosti v okoljih robnega računalništva.
• Povečano sprejemanje odprtokodnih tehnologij: Odprtokodne tehnologije, kot so Istio, Envoy in OPA, postajajo vse bolj priljubljene za implementacijo storitvenih omrežij. Ta trend se bo verjetno nadaljeval tudi v prihodnosti.

Zaključek

Mehanizem za politike sprednjega storitvenega omrežja je močno orodje za upravljanje prometa v kompleksnih in porazdeljenih aplikacijskih okoljih. Z implementacijo robustnih prometnih pravil lahko izboljšate varnost, povečate odpornost, optimizirate zmogljivost in poenostavite uvedbo. Ker postajajo aplikacije vse bolj kompleksne in porazdeljene, bo potreba po učinkovitih rešitvah za upravljanje prometa le še naraščala. Z razumevanjem konceptov, koristi in strategij implementacije, opisanih v tem članku, lahko izkoristite mehanizem za politike sprednjega storitvenega omrežja za izgradnjo robustnih in razširljivih aplikacij, ki zagotavljajo izjemne uporabniške izkušnje.