云原生微服务趋势
——李艳林
Nacos 联合创始人& MSE 创始人
一、行业趋势
微服务行业报告显示，2018-2023 之间微服务增速为 22.4% ，占据亚太地区35% 的市场份额。阿里微服务 DNS 最佳组合的 star 数高速增长，基本突破 2 万，意味着每年有数万家企业进行微服务架构改造。2020年，27% 用户正在采用服务网格技术，与微服务整体增速相当，逐渐回归理性；37% Ingress 实现选择 Envoy，相较于 2019 年增加 116%。此外，Envoy社区于 2022 年 5 月推出 Gateway 子产品，通过 Gateway API 推进Ingress 标准化与网关标准化，非常值得关注。
上图横坐标代表应用复杂度与人数，纵坐标代表研发效率、生产效率与运维效率。应用体量较小的时候，采用单体应用效率较高；随着业务规模和复杂度提升，单体应用效率和生产力大幅下降，微服务的效率优势逐渐显现。
为什么微服务行业能有如此快速的发展？
第一，数字化进程让 IT 系统更复杂。
现如今，达到上图中拐点的企业越来越多，用户群体蓄水池越来越大。数字化进程使 IT系统变得复杂，比如最早采用微服务的互联网行业，已经从十年前的 web 1.0 演进到 web 3.0，架构变得非常复杂，阿里巴巴有数万个应用在这十年间产生，也助力了互联网的蓬勃发展。
微服务已经从互联网行业渗透到各个其他行业，比如房地产领域，最早只支持简单的网站页面，如今已经发展至 web 3.0 的数字化深度，比如贝壳找房，IT系统复杂度大幅提升。
此外，很多 IT 企业有诸多新老系统或ISV 系统，无法很好地应对如今的快速迭代需求。
而采用微服务系统能将复杂度隔离开，通过网关将新老系统进行集成，从而快速迭代新系统，直接在微服务架构上演进。
第二，云与开源大幅降低了微服务使用门槛。
阿里最早采用微服务架构时，投入了数十人和数百万。而如今随着开源的推进，技术门槛大幅下降。
云计算通过集中化的模式，将之前微服务的使用门槛成本从百万级下降到万级，大幅降低微服务使用的边际成本。
随着原生 2.0 的推进，其架构理念已经得到行业的广泛认可，并且通过互联网第一代的发展，在此领域积累了大量人才，大量人才又反过来推动了各行各业的微服务发展。
第三，采用微服务投入产出比大幅提升。
对于当前已经处于微服务架构的公司而言，后续开发新系统也一定会采用微服务，而且会有更高的投入产出。因为随着云计算的推进，算力成本在不断下降，但人力成本在不断地提升。微服务作为应用架构，能大幅地提升研发效率和迭代效率，让企业在竞争中保持先发优势。
另外，随着微服务推进，业务部署块从大块变小块，能提高灵活调度能力，充分享受云计算的红利，充分利用云的弹性能力，降低资源成本。
以上三点说明了微服务行业为何能够保持高速蓬勃发展，我们也有理由相信，在未来的十年微服务会依然持续保持 20%以上增长。
开源加速了微服务标准化。从微服务趋势上来看，微服务和容器构成了云原生应用架构的基础思想。微服务偏向于解决Dev 问题，容器偏向于ops 问题。云原生领域从 DevOps到 DevSecOps方向演进的过程中，开发者需要关心效率、可用、性能和安全四个领域。
在项目开展初期，开发人员需要快速高效地交付、解决研发问题；项目上线后，会遇到性能稳定性的挑战，需要解决性能与可用性相关问题；最后用户规模变大，出现黑产，则需要关心安全问题。
微服务也是针对上述过程，围绕开发者做领域布局。从上图可以看到，注册中心、配置中心处于微服务的最早阶段，主要解决效率与性能扩展性的问题，已经进入相对成熟、标准的阶段；服务网格负责解决流量控制标准化、服务治理相关问题，核心是解决高可用问题，目前正在成为主流；未来，安全作为一个重要需求，从网关入口解决安全问题是性价比最高的一种模式。
上图左上角可见， API Gateway 已有大量新产品开源，这也意味着将网关作为安全入口的理念得到了非常蓬勃的发展，安全得到越来越多开发者和公司的重视。
二、技术趋势
微服务架构的核心是围绕开发者解决研发效率，使其聚焦于业务开发，其纵向分层已逐渐成型，可分为三层：
最下层是后端 BaaS化，提供开箱即用的后端服务，解决高可用问题；中间层主要解决客户端轻量化问题，业务侵入越小，启动越快，冲突越小，也方便多语言集成以及流量控制、高可用的增强；最上层是业务侧 ServerLess 化，No Server，让业务更聚焦业务开发，提高研发效率，无须关心复杂的底层细节。
与此同时，微服务技术标准也在逐步形成，可以理解为横向分工，如上图：
最左侧是数据面，中间是控制面，右侧是治理面。数据面核心解决流量连接问题，控制面解决控制流量的标准问题，治理面解决基于流量控制的标准，提升微服务的高可用、个人安全问题。
未来微服务演进的趋势是提升服务治理能力，从而形成差异化竞争力，过程中，从网关从到控制面再到服务治理的每个子领域也在发生着变化。
网关是容器与微服务的连接点，容器通过 k8s 将网关标准化，网关又作为微服务流量的入口，通过 Ingress标准化之后统一数据面，通过 Istio统一控制面，再通过服务网格技术将东西向流量标准化控制。最终，基于 Istio向上统一了东西南北流量控制，对下屏蔽了k8s、Nacos等不同注册中心的服务来源，从而实现标准化控制东西南北流量的能力，这也意味着网关标准正在逐步成型。
将安全网关、流量网关、微服务网关三位一体，在入口统一提高安全和高可用，是我们认为符合下一代云原生标准的网关。
首先，云原生网关要在入口建立安全防线，需要将证书管理、登录认证机制、鉴权加密与 WAF 网关高度集成，提升网站入口的安全能力，解决证书过期、服务安全泄露等风险问题。
其次，需要集成微服务网关流量的控制能力。云原生网关要统一控制东西南北流量，需要集成微服务领域里限流、降级熔断与流量灰度的能力，从入口建立高可用防线。云原生网关向下需要支持多种 workload ，最传统的单体应用、微服务应用、服务网格、Serverless 等各种域后端 workload 都可以将流量路由负载到下端统一的流量入口。面对东西向不同业务域、不同安全域和不同 region 在微服务连接上的问题，也可以通过云原生网关统一控制，最终提升流量控制的安全性与稳定性。
东西向流量属于 RPC 领域，是SidecarProxy与 Proxyless两个模式的融合发展，两个模式各有优劣。
SidecarProxy模式更能无侵入地做流量控制，但是存在复杂的链路定位问题，成本较高，稳定性和运维成本高，RT 和性能消耗也会增加；Proxyless模式是 gRPC和 Dubbo 直接对接 xDS 协议，与控制面打通，其优点在于可定位性、易用性都较好，弱点在于因其需要依赖 SDK，升级时存在侵入性。
我们倾向于未来将会往 Proxyless模式演进，目前阿里在 Dubbo 3.1 的实践上也加强了对 xDS 协议的支持。
今年开源的OpenSergo服务治理项目的本质是解决数据面与控制面标准化控制的问题。在阿里 Java 微服务开源体系里，有一套完整的微服务治理体系。并基于开源的解决方案抽象出服务治理产品，从开发态到运行态实现了完整的流量控制定义。
从能力上来看，微服务治理主要解决高可用与安全治理，我们将其做成了完备的布局，与字节跳动一起贡献的标准已经发布。服务治理标准化之后，基于服务治理能力的构建，就是未来关键的发展和布局思路。
目前，Seata已经成为分布式事务的事实标准，在 AT和 XD 业务无侵入的事务模式也得到广泛使用，多语言诉求和 SidecarProxy模式也得到非常好的发展，未来的Seata 2.X 规划中会持续加强此方面的布局。
随着收购的公司越来越多，阿里巴巴陆续针对 Java 、 C++ 、Node.js等前端应用都做了完整支持，几乎支持所有主流语言。目前来看， Java 依然是微服务最主要的语言；其次是Go 语言，它在过去两三年得到了蓬勃发展，Node.js 作为前端主流框架也得到非常好普及。
支持多语言的方式有 lab 包模式，也可通过与 runtime 集成，提供无侵入的运行时解决方案。此方案已十分成熟，并在阿里巴巴落地非常多的应用。
三、开源&产品规划
阿里巴巴的微服务开源重点是服务治理，提升系统高可用，主要分为三层：
中间层是微服务消息，是阿里的主导领域，今年会与阿里 JDK DragonWell 进行融合。目前从企业级测试上来看，阿里Java 中间件在 DragonWell下的性能可以提升近一倍，有助于中间件发挥更好的性能表现。
在服务层，过去 10 年开源的很多产品是为了解决微服务从 0 到 1 的拆分问题，包括一些基础的配置管理、服务发现以及分布式组件；而未来十年，侧重点在于解决从 1 到 100 的服务治理能力，会基于 OpenSergo (蓝色部分)的标准，通过 Sentinel做服务治理、流量治理，以及通过 AppActive做容灾演练，通过 ChaosBlade 混沌工程支撑服务治理的高可用。
在消息领域，今年 RocketMQ 5.0 基于消息事件流一体将在流方面进行开源， 通过 RocketMQ Stream 项目布局流领域。
过去三年，阿里已经基于阿里云打造了MSE微服务引擎，提供了开源的微服务体系企业级解决方案，几乎支持所有主流微服务框架，并提供默认高可用的竞争力，进行了大量调优，相较于用户自建系统性能有 50% 的提升。其次，在可用性上，得益于 Backend 服务，比自建系统高 1 个 9 ；产品化方面，大幅提升安全集成与易用性，提供了开箱即用的服务。
产品规划方面，我们将不断加强入口网关的安全与高可用防线，目前已经完成 WAF 集成、三方认证相关工作，完成了与 Sentinel 的整合，从入口建立安全与高可用防线，保证系统稳定性。
针对治理平面，会基于 OpenSergo开源标准继续全面升级服务治理能力，包括优雅上线、全链路灰度、限流、降级熔断、高可用等能力。
最后，会提供分布式事务解决方案，Seata 目前已经开始免费公测，欢迎大家使用。
阿里期望通过产品化的方式，结合云模式，将微服务成本从百万级降至万元级，大范围推广微服务，降低使用微服务的边际成本，加速业务迭代，使企业用户在竞争中保持先机。
