前篇：

《ServiceMesh究竟解決什么問題》

《什么是Istio，ServiceMesh最流行落地》

Istio是ServiceMesh的產(chǎn)品化落地：

• 它幫助微服務(wù)之間建立連接，幫助研發(fā)團(tuán)隊(duì)更好的管理與監(jiān)控微服務(wù)，并使得系統(tǒng)架構(gòu)更加安全

• 它幫助微服務(wù)分層解耦，解耦后的proxy層能夠更加專注于提供基礎(chǔ)架構(gòu)能力，例如：

（1）服務(wù)發(fā)現(xiàn)(discovery)

（2）負(fù)載均衡(load balancing)

（3）故障恢復(fù)(failure recovery)

（4）服務(wù)度量(metrics)

（5）服務(wù)監(jiān)控(monitoring)

（6）A/B測試(A/B testing)

（7）灰度發(fā)布(canary rollouts)

（8）限流限速(rate limiting)

（9）訪問控制(access control)

（10）身份認(rèn)證(end-to-end authentication)

等功能。

• 它使得業(yè)務(wù)工程團(tuán)隊(duì)與基礎(chǔ)架構(gòu)團(tuán)隊(duì)都更加高效的工作，各自專注于自己的工作，更好的彼此賦能

今天來說一下Istio的核心架構(gòu)設(shè)計。

關(guān)于Istio的架構(gòu)設(shè)計，官網(wǎng)用了這樣一句話：

邏輯上，Istio分為：

• 數(shù)據(jù)平面(data plane)

• 控制平面(control plane)

這兩個詞，是Istio架構(gòu)核心，但又是大家被誤導(dǎo)最多的地方。

數(shù)據(jù)平面和控制平面，不是ServiceMesh和Istio第一次提出，它是計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，報文路由轉(zhuǎn)發(fā)里很成熟的概念：

• 數(shù)據(jù)平面(data plane)：一般用來做快速轉(zhuǎn)發(fā)

• 控制平面(control plane)：為快速轉(zhuǎn)發(fā)提供必要的信息

畫外音：上兩圖為路由器架構(gòu)。

它的設(shè)計原則是：

• 在一個路由設(shè)備里，轉(zhuǎn)發(fā)是最重要的工作，它具備最高的優(yōu)先級，數(shù)據(jù)平面(data plane)的設(shè)計核心就是高效轉(zhuǎn)發(fā)，如何在最短的時間里處理最多的包，往往使用高效內(nèi)存管理、隊(duì)列管理、超時管理等技術(shù)實(shí)現(xiàn)在硬件里

• 控制平面(control plane)則不然，它要實(shí)現(xiàn)路由協(xié)議，設(shè)備管理，IGMP，ARP協(xié)議的，它更偏向于控制與應(yīng)用，往往由軟件實(shí)現(xiàn)

畫外音：

IGMP（Internet GroupManagement Protocol），一個組播協(xié)議；

ARP（Address ResolutionProtocol），這個大家比較熟悉，根據(jù)IP地址獲取MAC地址；

Istio的架構(gòu)核心與路由器非常類似：

• 服務(wù)（最上面的小紅框），通過本地通訊與proxy交互

• 數(shù)據(jù)平面，由一系列proxy組成（中間一層的兩個小紅框），核心職責(zé)是：

（1）高效轉(zhuǎn)發(fā)；

（2）接收和實(shí)施來自mixer的策略；

• 控制平面（底下的大紅框），核心是控制與應(yīng)用，核心職責(zé)是：

（1）管理和配置邊車代理；

（2）通過mixer實(shí)施策略與收集來自邊車代理的數(shù)據(jù)；

畫外音：

（1）sidecar proxy，原文使用的是envoy，后文envoy表示代理；

（2）mixer，不確定要怎么翻譯了，有些文章叫“混音器”，后文直接叫mixer；

（3）pilot，galley，citadel，不敢翻譯為飛行員，廚房，堡壘，后文直接用英文；

如架構(gòu)圖所示，該兩層架構(gòu)中，有五個核心組件。

數(shù)據(jù)平面，有一個核心組件：

Envoy (proxy)

Envoy的核心職責(zé)是高效轉(zhuǎn)發(fā)，更具體的，它具備這樣一些能力：

（1）服務(wù)發(fā)現(xiàn)

（2）負(fù)載均衡

（3）安全傳輸

（4）多協(xié)議支持，例如HTTP/2，gRPC

（5）斷路器(Circuit breakers)

（6）健康檢查

（7）百分比分流路由

（8）故障注入(Fault injection)

（9）系統(tǒng)度量

大部分能力是RPC框架都具備，或者比較好理解的，這里面重點(diǎn)介紹下斷路器和故障注入。

斷路器設(shè)計

它是軟件架構(gòu)設(shè)計中，一個服務(wù)自我保護(hù)，或者說降級的設(shè)計思路。

舉個例子：當(dāng)系統(tǒng)檢測出某個接口有大量超時時，斷路器策略可以終止對這個接口的調(diào)用（斷路器打開），經(jīng)過一段時間后，再次嘗試調(diào)用，如果接口不再超時，則慢慢恢復(fù)調(diào)用（斷路器關(guān)閉）。

故障注入設(shè)計

它是軟件架構(gòu)設(shè)計中，一種故意引入故障，以擴(kuò)大測試覆蓋范圍，保障系統(tǒng)健壯性的方法，主要用于測試。

國內(nèi)大部分互聯(lián)網(wǎng)公司，架構(gòu)設(shè)計中不太會考慮故障注入，在操作系統(tǒng)內(nèi)核開發(fā)與調(diào)試，路由器開發(fā)與調(diào)試中經(jīng)常使用，可以用來模擬內(nèi)存分配失敗、磁盤IO錯誤等一些非常難出現(xiàn)的異常，以確保測試覆蓋度。

控制平面，有四個核心組件：

Mixer

Mixer的一些核心能力是：

（1）跨平臺，作為其他組件的adapter，實(shí)現(xiàn)Istio跨平臺的能力；

（2）和Envoy通訊，實(shí)時各種策略

（3）和Envoy通訊，收集各種數(shù)據(jù)

Mixer的設(shè)計核心在于“插件化”，這種模型使得Istio能夠適配各種復(fù)雜的主機(jī)環(huán)境，以及后端基礎(chǔ)設(shè)施。

Pilot

Pilot作為非常重要的控制平面組件，其核心能力是：

（1）為Envoy提供服務(wù)發(fā)現(xiàn)能力；

（2）為Envoy提供各種智能路由管理能力，例如A/B測試，灰度發(fā)布；

（3）為Envoy提供各種彈性管理能力，例如超時，重試，斷路策略；

Pilot的設(shè)計核心在于“標(biāo)準(zhǔn)化”，它會將各種流控的控制命令轉(zhuǎn)化為Envoy能夠識別的配置，并在運(yùn)行時，將這些指令擴(kuò)散到所有的Envoy。Pilot將這些能力抽象成通用配置的好處是，所有符合這種標(biāo)準(zhǔn)的Envoy都能夠接入到Pilot來。

潛臺詞是，任何第三方可以實(shí)現(xiàn)自己的proxy，只要符合相關(guān)的API標(biāo)準(zhǔn)，都可以和Pilot集成。

Citadel

Citadel組件，它提供終端用戶身份認(rèn)證，以及服務(wù)到服務(wù)的訪問控制。總之，這是一個和安全相關(guān)的組件。

Galley

Gally組件，它是一個配置獲取、校驗(yàn)、處理、分發(fā)的組件，它的設(shè)計核心在于“解耦”，它將“從底層平臺（例如：K8S）獲取用戶配置”與Istio解耦開來。

花邊：為什么80%的中文用戶對Istio的二層架構(gòu)的了解是錯的？

很多朋友問我，通過什么渠道學(xué)習(xí)最新的技術(shù)知識，我的回答一直是，英文官網(wǎng)。

畫外音：本文所有信息來源于Istio1.1英文官網(wǎng)。

我在百度搜了下Istio，80%的資料，將二層架構(gòu)翻譯為：

• 數(shù)據(jù)面板

• 控制面板

畫外音：大家可以百度搜一下“istio 控制面板”

一開始我極其蒙圈，因?yàn)椤皵?shù)據(jù)平面”和“控制平面”是非常成熟的翻譯，路由器就是使用這個二層架構(gòu)，ServiceMesh使用相同的架構(gòu)設(shè)計進(jìn)行解耦，應(yīng)該不需要創(chuàng)造性翻譯呀。

后來，我懂了：

• 控制平面(control?plane)

• 控制面板(control?panel)

半吊子英語的程序員，二手的技術(shù)文檔，真害人，唉。

總結(jié)

Istio采用二層架構(gòu)，五大模塊，進(jìn)行微服務(wù)ServiceMesh解耦：

• 數(shù)據(jù)平面，主要負(fù)責(zé)高效轉(zhuǎn)發(fā)

（1）envoy模塊：即proxy；

• 控制平面，主要負(fù)責(zé)控制與應(yīng)用

（2）mixer模塊：支持跨平臺，標(biāo)準(zhǔn)化API的adapter；

（3）pilot模塊：控制與配置envoy的大部分策略；

（4）citadel模塊：安全相關(guān)；

（5）galley模塊：與底層平臺（例如：K8S）配置解耦；

實(shí)施與控制分離，經(jīng)典的架構(gòu)設(shè)計方法，GOT？

思路比結(jié)論重要。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的Istio分层架构？80%的人有误解的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網(wǎng)站內(nèi)容還不錯，歡迎將生活随笔推薦給好友。