关于istio:Istio是什么-还不知道你就out了一文40分钟快速理解

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前言

这篇文章属于纯理论，所含内容如下，按需浏览：

• Istio 概念、服务网格、流量治理、istio 架构（Envoy、Sidecar、Istiod）
• 虚构服务(VirtualService)、路由规定、指标规定(DestinationRule)

• 网关(Gateway)、网络弹性和测试（超时、重试、熔断器、故障注入）

  Istio 是什么？

• Istio 是一个开源的 服务网格 ，通明的接入到 分布式服务 中。它也是一个平台，集成任何 日志、遥测和策略零碎 的 API 接口。
• Istio 胜利高效地运行 散布式微服务架构 ，并提供 爱护、连贯和监控 微服务的对立办法。
• Istio 有助于升高 DevOps 压力、开发团队 的压力。

服务网格是什么？

• 组成 微服务网络
• 实现 服务之间的交互

利用场景

• 服务发现、负载平衡、故障复原、度量和监控
• A/B 测试、金丝雀公布、速率限度、访问控制和端到端认证

为什么应用 Istio？

服务网格是通过 sidecar（边车）代理服务实现， 管制立体 次要是对 sidecar 的配置和治理，这包含：

• 为 HTTP、gRPC、WebSocket 和 TCP 流量 主动负载平衡。
• 通过丰盛的 路由规定、重试、故障转移和故障注入 对流量行为进行细粒度管制。
• 可插拔的策略层和配置 API，反对 访问控制、速率限度和配额。
• 集群内（包含集群的入口和进口）所有流量的 自动化度量、日志记录 和追踪。
• 在具备弱小的基于 身份验证和受权 的集群中实现平安的服务间通信。

Istio 还 反对扩大，满足你部署需要！

流量治理介绍

• Istio 流量路由规定能够很容易的 管制服务之间的流量 和API 调用 。能实现A/ B 测试、金丝雀公布、 基于 流量百分比 公布。
• 开箱即用的 故障复原 个性，有助于 加强利用的健壮性，从而更好地应答被依赖的服务或网络产生故障的状况。
• Istio 的流量治理由 Envoy 代理服务提供。网格内服务 发送和接管的所有流量 都由 Envoy 代理 解决，让管制网格内的流量变得异样简略，不须要对服务做更改。

为了在网格中导流，Istio 须要晓得 endpoint 在哪和属于哪个服务。为了定位到service registry(服务注册核心)，Istio 会连贯到一个服务发现零碎。例如，如果您在 Kubernetes 集群上装置了 Istio，那么它将自动检测该集群中的服务和 endpoint（端点）。

应用此服务注册核心，Envoy 代理 能够将流量定向到相干服务。大多数基于 微服务的应用程序 ，每个服务的工作负载都有多个实例来解决流量，称为 负载平衡池。默认状况下，Envoy 代理基于轮询调度在服务的负载平衡池内散发流量，按程序申请发送给池中每个成员，一旦所有服务实例均接管过一次申请后，从新回到第一个池成员。

这些 API 也应用 Kubernetes 的自定义资源定义（CRDs）来申明，能够 应用 YAML 进行配置。

istio 架构

Istio 服务网格 逻辑上分为 数据立体 和管制立体

• 数据立体 ：Envoy 代理被部署为sidecar，负责 协调和管制微服务 之间的通信，收集和报告所有网格流量的遥测数据。

• 管制立体：治理并配置Envoy 代理
  

  Envoy

• C++ 开发 的高性能代理，用于协调服务网格中所有服务的 入站和出站流量 。Envoy 代理是 惟一与数据立体流量交互 的 Istio 组件。

Envoy 代理被 部署为服务的 Sidecar，在逻辑上为服务减少了 Envoy 的许多内置个性，例如：

• 动静服务发现
• 负载平衡
• TLS 终端
• HTTP/2 与 gRPC 代理
• 熔断器
• 健康检查
• 基于百分比流量宰割的分阶段公布
• 故障注入
• 丰盛的指标

Sidecar

• 容许 Istio 能够执行 策略决策 ，提取丰盛的 遥测数据 ，接着将这些数据发送到 监视系统 以提供整个网格行为的信息。
• Sidecar 代理还容许 向 Istio 增加性能，不须要从新设计架构或重写代码。

Istiod

• Istiod 提供 服务发现、配置和证书 治理。
• Istiod 将 管制流量 的高级路由规定 转换为 Envoy 特定的配置，并在运行时流传给 Sidecar。
• Istiod 平安通过内置的 身份和凭证 治理，实现了弱小的 服务对服务和终端用户 认证。

• Istiod 充当证书 受权（CA），生成证书以容许在数据立体中进行 mTLS 通信。

  虚构服务(VirtualService)

• 配置 申请流量 到服务, 基于 连通性和服务发现 能力。
• 每个虚构服务蕴含 一组路由规定 。能够实现 负载平衡 、基于 不同版本流量百分比 路由。

为什么应用虚构服务？

虚构服务在加强 Istio 流量治理方面，施展着至关重要的作用，通过对 客户端申请与实在响应申请 的指标工作负载 进行解耦来实现。
基于不同服务版本的 流量百分比 路由，实现A/B 测试、金丝雀公布。

栗子

apiVersion: networking.istio.io/v1alpha3
kind: VirtualService
metadata:
  name: reviews
spec:
  hosts:
  - reviews
  http:
  - match:
    - headers:
        end-user:
          exact: jason
    route:
    - destination:
        host: reviews
        subset: v2
  - route:
    - destination:
        host: reviews
        subset: v3

hosts字段

• 虚构服务的主机，客户端申请 或路由规定 的指标地址。
• 虚构服务主机名能够是 IP 地址、DNS 名称 ，或者依赖于 平台的一个简称 （Kubernetes 服务的短名称）也能够应用通配符（“*”） 前缀

路由规定

• http 字段蕴含虚构服务的 路由规定 ，用来形容 匹配条件和路由行为 ，它们把 HTTP/1.1、HTTP2 和 gRPC 等流量发送到 hosts 字段指定的指标
  一个路由规定蕴含了申请要流向哪个指标地址，具备 0 或多个匹配条件，取决于您的应用场景。

匹配条件

示例中的第一个路由规定有一个条件，因而以 match 字段开始。在本例中，您心愿此路由利用于来自 ”jason“用户 的所有申请，所以应用 headers、end-user 和 exact 字段抉择适当的申请。

- match:
   - headers:
       end-user:
         exact: jason

Destination

• route 局部的 destination 字段指合乎此条件的流量的理论指标地址。
• 与虚构服务的 hosts 不同，destination 的 host 必须是存在于 Istio 服务注册核心 的理论指标地址，否则 Envoy 不晓得该将申请发送到哪里。

route:
- destination:
    host: reviews
    subset: v2

destination 片段还指定了 Kubernetes 服务的子集，将合乎此规定条件的申请转入其中，本例中子集名称是 v2。

路由规定优先级

路由规定按 从上到下 的程序抉择，虚构服务中定义的 第一条规定有最高优先级 ，不满足第一个路由规定的流量 均流向一个默认的指标。

本例中：第二条规定没有 match 条件，间接将流量导向 v3 子集。

- route:
  - destination:
      host: reviews
      subset: v3

路由规定的更多内容

能够在流量端口、header 字段、URI 等内容上设置匹配条件

匹配条件：

指标规定(DestinationRule)

能够将虚构服务视为将流量如何路由到指标地址，而后指标规定来配置该指标的流量。虚构服务路由规定之后，指标规定将利用于流量的“实在”指标地址。

简略来说：虚构服务通过指标规定后，达到指标地址（服务）

利用场景：整个目的地服务或特定服务子集时定制 Envoy 的流量策略，负载平衡模型、TLS 平安模式或熔断器设置。

apiVersion: networking.istio.io/v1alpha3
kind: DestinationRule
metadata:
  name: my-destination-rule
spec:
  host: my-svc
  trafficPolicy:
    loadBalancer:
      simple: RANDOM  # 随机负载均衡器
  subsets:
  - name: v1
    labels:
      version: v1
  - name: v2
    labels:
      version: v2
    trafficPolicy:
      loadBalancer:
        simple: ROUND_ROBIN   # 轮询负载均衡器
  - name: v3
    labels:
      version: v3

每个子集都是基于一个或多个 labels 定义的，标签利用于 kubernetes 集群中 deployment 控制器 metadata 字段来辨认不同版本。

负载平衡选项

Istio 默认应用轮询的负载平衡策略，Istio 同时反对如下的负载平衡模型，能够在 DestinationRule 中为指定：

• 随机：申请以随机的形式转到池中的实例。
• 权重：申请依据指定的百分比转到实例。

• 起码申请：申请被转到起码被拜访的实例。

  网关(Gateway)

• 治理入站和出站流量，网关配置网格边界的独立 Envoy 代理，而不是服务工作负载的 sidecar 代理。
• Istio 网关能够配置 4-6 层的负载平衡属性，如对外裸露的端口、TLS 设置等
• 网关次要用于治理进入的流量
• Istio 提供了事后配置的网关代理（istio-ingressgateway 和 istio-egressgateway）

栗子

apiVersion: networking.istio.io/v1alpha3
kind: Gateway
metadata:
  name: ext-host-gwy
spec:
  selector:
    istio: ingressgateway  # use istio default controller
  servers:
  - port:
      number: 443
      name: https
      protocol: HTTPS
    hosts:
    - ext-host.example.com
    tls:
      mode: SIMPLE
      serverCertificate: /tmp/tls.crt
      privateKey: /tmp/tls.key

这个网关配置让 HTTPS 流量从 ext-host.example.com 通过 443 端口流入网格，但没有为申请指定任何路由规定。为想要工作的网关指定路由，您必须把网关绑定到虚构服务上。

如上面的示例所示，应用虚构服务的 gateways 字段进行设置：

apiVersion: networking.istio.io/v1alpha3
kind: VirtualService
metadata:
  name: virtual-svc
spec:
  hosts:
  - ext-host.example.com
  gateways:
    - ext-host-gwy

而后就能够为进口流量配置带有路由规定的虚构服务。

Sidecar

默认状况下，Istio 让每个 Envoy 代理都能够拜访和它关联工作负载的所有端口的申请，而后转发到对应的工作负载。

能够应用 sidecar 配置做：

• 微调 Envoy 代理承受的 端口和协定集。
• 限度 Envoy 代理能够 拜访的服务汇合。

在较宏大的应用程序中 限度 sidecar 可达性 ，配置每个代理能拜访网格中的任意服务，可能会因为 高内存使用量 而影响网格的性能。

能够指定将 sidecar 配置利用于特定命名空间中的所有工作负载，或者应用 workloadSelector 抉择特定的工作负载

例如，上面的 sidecar 配置将 bookinfo 命名空间中的所有服务配置为，仅能拜访运行在雷同命名空间和 Istio 管制立体中的服务：

apiVersion: networking.istio.io/v1alpha3
kind: Sidecar
metadata:
  name: default
  namespace: bookinfo
spec:
  egress:
  - hosts:
    - "./*"
    - "istio-system/*"

网络弹性和测试

除了网格导流外，Istio 还提供了 故障复原和故障注入 性能，您能够在运行时动静配置这些性能。应用这些个性能够让您的应用程序 运行稳固 ，确保服务网格可能 容忍故障节点，并避免部分故障级联影响到其余节点。

超时

超时是 Envoy 代理 期待来自 给服务回答 的工夫，确保服务不会因为期待回答而 无限期的挂起 。HTTP 申请的 默认超时工夫 是 15 秒，这意味着如果服务在 15 秒内没有响应，调用将失败。

为了找到 最佳超时设置，Istio 容许应用虚构服务，按服务轻松地动静调整超时，而不用批改您的业务代码。

栗子：

一个虚构服务，对 ratings 服务的 v1 子集的调用，指定 10 秒超时 工夫

apiVersion: networking.istio.io/v1alpha3
kind: VirtualService
metadata:
  name: ratings
spec:
  hosts:
  - ratings
  http:
  - route:
    - destination:
        host: ratings
        subset: v1
    timeout: 10s

重试

服务为初始 调用失败 ，Envoy 代理 尝试连贯服务的 最大次数 。确保调用不会因为 长期过载 的服务或网络等问题而永恒失败。

重试之间的 距离（25ms+）是可变的，HTTP 申请的默认重试行为是在返回谬误之前 重试两次。

利用场景：与超时一样，Istio 默认的重试行为在提早方面可能不适宜您的应用程序需要（对失败的服务进行过多的重试会升高速度）或可用性。

栗子

配置了在初始 调用失败 后, 最多 重试 3 次 来连贯到服务子集，每个重试都有 2 秒的超时。

apiVersion: networking.istio.io/v1alpha3
kind: VirtualService
metadata:
  name: ratings
spec:
  hosts:
  - ratings
  http:
  - route:
    - destination:
        host: ratings
        subset: v1
    retries:
      attempts: 3
      perTryTimeout: 2s

熔断器

熔断器中，设置一个对服务中 单个主机调用的限度 ，例如并发连贯的数量或对该主机 调用失败的次数 。一旦限度被触发，熔断器就会“跳闸” 并进行连贯到该主机。

作用：应用 熔断模式 能够疾速失败而不用让客户端尝试连贯到 过载或有故障 的主机。

熔断实用于在 负载平衡池 中的“实在”网格指标地址，能够在指标规定中配置熔断器阈值，让配置实用于服务中的每个主机。

栗子：

将 v1 子集的 reviews 服务工作负载的并发连接数限度为 100：

apiVersion: networking.istio.io/v1alpha3
kind: DestinationRule
metadata:
  name: reviews
spec:
  host: reviews
  subsets:
  - name: v1
    labels:
      version: v1
    trafficPolicy:
      connectionPool:
        tcp:
          maxConnections: 100

故障注入

是什么：能够应用 Istio 的 故障注入 机制来为整个应用程序 测试故障恢复能力。

为什么应用：故障注入是一种将谬误引入零碎以确保零碎可能接受并从 谬误条件 中复原的测试方法。

作用：应用故障注入特地有用，能确保 故障复原策略 不至于不兼容或者太严格，这会导致要害服务不可用。

能够注入两种故障，都应用虚构服务配置：

• 提早：提早是工夫故障。它们模仿减少的网络提早或一个超载的上游服务。
• 终止：终止是解体失败。他们模拟上游服务的失败。终止通常以 HTTP 错误码或 TCP 连贯失败的模式呈现。

栗子：

千分之一拜访ratings 服务的申请，配置了一个 5 秒的提早：

apiVersion: networking.istio.io/v1alpha3
kind: VirtualService
metadata:
  name: ratings
spec:
  hosts:
  - ratings
  http:
  - fault:
      delay:
        percentage:
          value: 0.1
        fixedDelay: 5s
    route:
    - destination:
        host: ratings
        subset: v1

和您的应用程序一起运行

Istio 故障复原 性能对应用程序来说是 齐全通明 的。在返回响应之前，应用程序不晓得 Envoy sidecar 代理是否正在 解决被调用服务的故障。这意味着，如果在利用程序代码中设置了故障复原策略，那么您须要记住这两个策略都是独立工作的，否则会发生冲突。

例如，假如您设置了两个超时，一个在虚构服务中配置，另一个在应用程序中配置。应用程序为服务 的 API 调用设置了 2 秒超时。而您在 虚构服务 中配置了一个 3 秒超时和重试。在这种状况下，应用程序的超时会先失效，因而 Envoy 的超时和重试尝试会生效。

尽管 Istio 故障复原个性进步了网格中服务的 可靠性和可用性 ，但应用程序必须解决故障或谬误并采取适当的回退操作。例如，当负载平衡中的所有实例都失败时，Envoy 返回一个HTTP 503 代码。应用程序必须实现回退逻辑来解决 HTTP 503 错误代码。

总结

这篇破费了不少精力，还望博友们反对反对新人！！！

前期会公布一篇实际操作，期待大家继续关注！！！

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