什么是 istio？

讲多了记不住，那就：服务网格 + 微服务治理。

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istio 解决了什么痛点？

了解Istio得从微服务架构谈起，微服务是在2012年提出的概念，其根本思想是通过拆分原则，希望一个服务只负责业务中一个独立的功能，这样任何一个需求不会因为发布或者维护而影响到不相关的服务，所有服务都可以做到独立部署运维，当然这也只是微服务架构给我们带来的好处之一。

但是：

首先，原来的单个应用拆分成了许多分散的微服务，它们之间相互调用才能完成一个任务，而一旦某个过程出错（组件越多，出错的概率也就越大），就非常难以排查。

用户请求出现问题无外乎两个问题：错误和响应慢。如果请求错误，那么我们需要知道那个步骤出错了，这么多的微服务之间的调用怎么确定哪个有调用成功？哪个没有调用成功呢？

如果是请求响应太慢，我们就需要知道到底哪些地方比较慢？整个链路的调用各阶段耗时是多少？哪些调用是并发执行的，哪些是串行的？这些问题需要我们能非常清楚整个集群的调用以及流量情况。

此外，微服务拆分成这么多组件，如果单个组件出错的概率不变，那么整体有地方出错的概率就会增大。服务调用的时候如果没有错误处理机制，那么会导致非常多的问题。

比如如果应用没有配置超时参数，或者配置的超时参数不对，则会导致请求的调用链超时叠加，对于用户来说就是请求卡住了。

如果没有重试机制，那么因为各种原因导致的偶发故障也会导致直接返回错误给用户，造成不好的用户体验。

此外，如果某些节点异常（比如网络中断，或者负载很高），也会导致应用整体的响应时间变长，集群服务应该能自动避开这些节点上的应用。

最后，应用也是会出现 Bug 的，各种 Bug 会导致某些应用不可访问。这些问题需要每个应用能及时发现问题，并做好对应的处理措施。

应用数量的增多，对于日常的应用发布来说也是个难题。应用的发布需要非常谨慎，如果应用都是一次性升级的，出现错误会导致整个线上应用不可用，影响范围太大。

而且，很多情况我们需要同时存在不同的版本，使用 AB 测试验证哪个版本更好。

如果版本升级改动了 API，并且互相有依赖，那么我们还希望能自动地控制发布期间不同版本访问不同的地址。这些问题都需要智能的流量控制机制。

为了保证整个系统的安全性，每个应用都需要实现一套相似的认证、授权、HTTPS、限流等功能。

一方面大多数的程序员都对安全相关的功能并不擅长或者感兴趣，另外这些完全相似的内容每次都要实现一遍是非常冗余的。这个问题需要一个能自动管理安全相关内容的系统。

上面提到的这些问题是不是非常熟悉？它们就是 Istio 尝试解决的问题，如果把上面的问题和 Istio 提供的功能做个映射，你会发现它们非常匹配，毕竟 Istio 就是为了解决微服务的这些问题才出现的。

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总结

总结一下，就是一句话：咱是来写业务的，请你把系统层面管管好。

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istio 的解决方案

Istio体系结构由数据平面和控制平面组成。

Istio的数据平面主要包括Envoy代理的扩展版本。 Envoy是一个开源边缘和服务代理，可帮助将网络问题与底层应用程序分离开来。应用程序仅向localhost发送消息或从localhost接收消息，而无需了解网络拓扑。

控制平面负责管理和配置数据平面中的Envoy代理。在Istio架构中，控制面核心组件是istiod，Istiod负责将高级路由规则和流量控制行为转换为特定于Envoy的配置，并在运行时将其传播到Sidercar。

Istio在与外部库和平台集成方面非常灵活。例如，我们可以将Istio与外部日志记录平台，遥测或策略系统集成。

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流量管理

我们可以使用Istio流量管理API对服务网格中的流量进行精细控制。我们可以使用这些API将自己的流量配置添加到Istio。此外，我们可以使用 Kubernetes 自定义资源定义（CRD）定义API资源。帮助我们控制流量路由的关键API资源是虚拟服务和目标规则：

基本上，虚拟服务使我们可以配置如何将请求路由到Istio服务网格中的服务。因此，虚拟服务由一个或多个按顺序评估的路由规则组成。评估虚拟服务的路由规则后，将应用目标规则。目标规则有助于我们控制到达目标的流量，例如，按版本对服务实例进行分组。

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安全性

Istio为每个服务提供身份。与每个Envoy代理一起运行的Istio代理与istiod一起使用以自动进行密钥和证书轮换：

Istio提供两种身份验证–对等身份验证和请求身份验证。对等身份验证用于服务到服务的身份验证，其中Istio提供双向TLS作为全栈解决方案。请求身份验证用于最终用户身份验证，其中Istio使用自定义身份验证提供程序或OpenID Connect（OIDC）提供程序提供JSON Web令牌（JWT）验证。

Istio还允许我们通过简单地将授权策略应用于服务来实施对服务的访问控制。授权策略对Envoy代理中的入站流量实施访问控制。这样，我们就可以在各种级别上应用访问控制：网格，命名空间和服务范围。

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可观察性

Istio为网格网络内的所有服务通信生成详细的遥测，例如度量，分布式跟踪和访问日志。 Istio生成一组丰富的代理级指标，面向服务的指标和控制平面指标。

之前，Istio遥测体系结构将Mixer作为核心组件。但是从Telemetry v2开始，混音器提供的功能已替换为Envoy代理插件：

此外，Istio通过Envoy代理生成分布式跟踪。 Istio支持许多跟踪后端，例如Zipkin，Jaeger，Lightstep和Datadog。我们还可以控制跟踪速率的采样率。此外，Istio还以一组可配置的格式生成服务流量的访问日志。

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平台支持

Istio 独立于平台，被设计为可以在各种环境中运行，包括跨云、内部环境、Kubernetes、Mesos 等等。您可以在 Kubernetes 或是装有 Consul 的 Nomad 环境上部署 Istio。Istio 目前支持：

Kubernetes 上的服务部署

基于 Consul 的服务注册

服务运行在独立的虚拟机上

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