Service Mesh - 了解Istio

王者的诞生：为什么Istio有如此高的呼声？

什么是 Istio？

• 官方定义：它是一个完全开源的服务网格，作为透明的一层接入到现有的分布式应用中。它也是一个平台，可以与任何日志、遥测和策略系统进行集成。Istio 多样化的特性让你能够成功且高效地运行微服务架构，并提供保护、连接和监控微服务的统一方法。
• Service Mesh 的新形态：增加控制平面

为什么 Istio 能 C 位出镜？

• 出击及时（2017 年 5 月发布 0.1版本）
• 三巨头光环加身
• 第二代 Service Mesh
• Envoy 的加入让 Istio 如虎添翼
• 功能强大
• 各大平台、厂商的支持

为什么使用 Istio？

• 优势
  • 轻松构建服务网格
  • 应用代码无需更改
• 功能强大

Istio 的核心功能

Istio 的发布历程

Istio的自我救赎：为什么Istio发生了两次重大的架构变更？

架构变更路线

架构 1.0 版本

• 数据平面
  • Envoy
• 控制平面
  • Pilot
  • Citadel
  • Mixer

###架构 1.1 版本

• 1.1 的变化：
  • Adapter
  • Galley

Istio 的架构之殇

• “完美”架构存在的问题：
  • 性能
  • 易用性

MVP理论（最小可用产品）告诉我们产品迭代的每个阶段都应是能够让用户可用的：

回归单体 - Istio 的自我救赎

• 原有架构的复杂性
  • 维护性
  • 多组件分离的必要性？
  • 伸缩性
  • 安全性
• “复杂是万恶之源，学会停止焦虑，爱上单体” —— Istio 开发团队

架构 1.5 版本

• 重建控制平面
  • 整合为 istiod
  • 废弃 Mixer
• 添加新特性
• 性能提升
• Bug 修复

核心功能之流量控制：Istio是如何实现流量控制功能的？

Istio 的流量控制能力

主要功能：

• 路由、流量转移
• 流量进出
• 网络弹性能力
• 测试相关

核心资源（CRD）：

• 虚拟服务（Virtual Service）
• 目标规则（Destination Rule）
• 网关（Gateway）
• 服务入口（Service Entry）
• Sidecar

虚拟服务（Virtual Service）

• 将流量路由到给定目标地址
• 请求地址与真实的工作负载解耦
• 包含一组路由规则
• 通常和目标规则（Destination Rule）成对出现
• 丰富的路由匹配规则

目标规则（Destination Rule）

• 定义虚拟服务路由目标地址的真实地址，即子集（subset）
• 设置负载均衡的方式
  • 随机
  • 权重
  • 最少请求数

网关（Gateway）

• 管理进出网格的流量
• 处在网格边界

服务入口（Service Entry）

• 把外部服务注册到网格中
• 功能：
  • 为外部目标转发请求
  • 添加超时重试等策略
  • 扩展网格

Sidecar

• 调整 Envoy 代理接管的端口和协议
• 限制 Envoy 代理可访问的服务

网络弹性和测试

弹性能力：

• 超时
• 重试
• 熔断

测试能力：

• 故障注入
• 流量镜像

服务的可观察性：如何理解服务可视化的重要性？

什么是可观察性？

• 可观察性 ≠ 监控
• 从开发者的角度探究系统的状态
• 组成：指标、日志、追踪

指标（Metrics）

• 以聚合的方式监控和理解系统行为
• Istio 中的指标分类：
  • 代理级别的指标（Proxy-level）
  • 服务级别的指标（Service-level）
  • 控制平面指标（Control plane）

代理级别的指标

• 收集目标：Sidecar 代理
• 资源粒度上的网格监控
• 容许指定收集的代理（针对性的调试）

服务级别的指标

• 用于监控服务通信
• 四个基本的服务监控需求：延迟、流量、错误、饱和
• 默认指标导出到 Prometheus（可自定义和更改）
• 可根据需求开启或关闭

控制平面指标

• 对自身组件行为的监控
• 用于了解网格的健康情况

访问日志（Access logs）

• 通过应用产生的事件来了解系统
• 包括了完整的元数据信息（目标、源）
• 生成位置可选（本地、远端，如 filebeat）
• 日志内容
  • 应用日志
  • Envoy 日志 $ kubectl logs -l app=demo -c istio-proxy

分布式追踪（Distributed tracing）

• 通过追踪请求，了解服务的调用关系
• 常用于调用链的问题排查、性能分析等
• 支持多种追踪系统（Jeager、Zipkin、Datadog）

分布式追踪示例

保卫你的网格：Istio是如何设计安全架构的？

Istio 的安全架构

认证

• 认证方式
• 策略存储
• 支持兼容模式

认证方式

• 对等认证（Peer authentication）
  • 用于服务间身份认证
  • Mutual TLS（mTLS）
• 请求认证（Request authentication）
  • 用于终端用户身份认证
  • JSON Web Token（JWT）

认证策略

• 配置方式
• 配置生效范围
  • 网格
  • 命名空间
  • 工作负载（服务）
• 策略的更新

授权

• 授权级别
• 策略分发
• 授权引擎
• 无需显式启用

授权策略

• 通过创建 AuthorizationPolicy 实现
• 组成部分
  • 选择器（Selector）
  • 行为（Action）
  • 规则列表（Rules）
    • 来源（from）
    • 操作（to）
    • 匹配条件（when）

授权策略的设置