Istio的架构设计
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Istio的架构设计
Istio的架构设计在逻辑上分为数据平面和控制平面：
数据平面由一系列称为“边车”（sidecar）的智能代理组成，这些代理通过Mixer来控制所有微服务间的网络通信，Mixer是一个通用的策略和遥测中心。
控制平面负责管理和配置代理来路由流量，另外，控制平面通过配置Mixer来实施策略与遥测数据收集。
Istio的数据平面主要负责流量转发、策略实施与遥测数据上报；Istio的控制平面主要负责接收用户配置生成路由规则、分发路由规则到代理、分发策略与遥测数据收集。
用户通过控制平面提供的API提交路由配置规则、策略配置规则与遥测数据收集的配置规则。Pilot把用户提交的配置规则转换成智能代理需要的配置形式，推送给智能代理。智能代理根据用户的配置来执行服务路由、遥测数据收集与服务访问策略。智能代理拦截服务所有流量，并与其他智能代理通信。
01 数据平面
Istio在数据平面中使用一个Envoy代理的扩展版本。Envoy是使用C++语言开发的高性能代理，它能拦截服务网络中所有服务的入口和出口流量。Istio利用了众多Envoy内置的功能特性，例如：
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动态服务发现
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负载均衡
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TLS终止
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HTTP/2和gRPC代理
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熔断器
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健康检查
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基于百分比流量分隔的灰度发布
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故障注入
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丰富的度量指标
Envoy作为一个边车与对应的服务部署在同一个Kubernetes Pod中。这种部署方式使得Istio能提取丰富的流量行为信号作为属性。Istio又可以反过来使用这些数据在Mixer中进行策略决策，并发送这些数据到监控系统中，提供整个网络中的行为信息。
采用边车部署方式，可以把Istio的功能添加到一个已经存在的部署中，并且不需要重新构建或者重新编写代码。
02 控制平面
控制平面中主要包括Mixer、Pilot、Citadel部件。
1. Mixer
Mixer是一个与平台无关的组件。Mixer负责在服务网络中实施访问控制和策略，并负责从Envoy代理和其他服务上收集遥测数据。代理提取请求级别的属性并发送到Mixer用于评估，评估请求是否能放行。
Mixer有一个灵活的插件模型。这个模型使得Istio可以与多种主机环境和后端基础设施对接。因此，Istio从这些细节中抽象了Envoy代理和Istio管理的服务。
Mixer架构如图1-4所示。
在每一个请求过程中，Envoy代理会在请求之前调用Mixer组件进行前置条件检查，在请求结束之后上报遥测数据给Mixer组件。为了提高性能，每个Envoy代理都会提前缓存大量前置条件检查规则，当需要进行前置条件检查时，直接在缓存中检查规则。如果本地缓存中没有需要的规则，再去调用Mixer组件获取规则。Mixer组件也有自己的缓存，以加速前置条件检查。需要上报的遥测数据也会被Envoy代理暂时缓存起来，等待时机上报Mixer组件，从而减少上报数据的调用次数。
2. Pilot
Pilot为Envoy代理提供服务发现功能，并提供智能路由功能（例如：A/B测试、金丝雀发布等）和弹性功能（例如：超时、重试、熔断器等）。
Pilot将高级别的控制流量行为的路由策略转换为Envoy格式的配置形式，并在运行时分发给Envoy代理。Pilot抽象了平台相关的服务发现机制，并转换成Envoy数据平面支持的标准格式。这种松耦合设计使得Istio能运行在多平台环境，并保持一致的流量管理接口。
Pilot架构如图1-5所示。
Pilot抽象不同平台的服务发现机制，只需要为不同的平台实现统一的抽象模型接口，即可实现对接不同平台的服务发现机制。用户通过规则配置API来提交配置规则，Pilot把用户配置的规则和服务发现收集到的服务转换成Envoy代理需要的配置格式，推送给每个Envoy代理。
3. Citadel
Citadel内置有身份和凭证管理，提供了强大的服务间和终端用户的认证。Citadel可以把不加密的通信升级为加密的通信。运维人员可以使用Citadel实施基于服务身份的策略而不用在网络层控制。现在，Istio还支持基于角色的访问控制，用于控制谁能够访问服务。
——本文摘自《Istio入门与实战》
