Istio是什么
随着Kubernetes的普及，企业容器数量的不断上升。日常的容器管理成为开发及运维团队的一大难题。简单的说，Istio将有助于降低容器管理的复杂性，提供为容器应用管理提供流量管理、数据安全以及可观测性。
下图展示了 Kubernetes 和 服务网格 (Service Mesh) 的关系。其中Istio会为每一个pod注入Sidecar容器，图中蓝色的Proxy部分。通过统一的控制平面 (Control plane) 对所有的Sidecar进行管理。

Envoy代理
上文提到Sidecar代理在Istio中主要由开源项目Envoy来实现。Envoy是一个面向大型服务架构的透明代理。它的核心是一个三、四层的网络代理，通过配置实现TCP/UDP的代理任务。Envoy同时也支持HTTP的七层代理，并提供健康检查、服务发现、动态配置、高级负载均衡（自动重试、熔断器、全局限速等）等功能。下图为Envoy代理的架构图。

侦听器 (Listener) 图中右上淡绿色的是代理的侦听器。Envoy可以设置一个或多个侦听器对下游提供网络界面，并且每个侦听器可以设置多个过滤器链 (filter_chans)，通过扩展过滤器链可以方便的操控流量的行为。
图中紫色部分为Envoy的xDS协议，Istio主要使用xDS协议对Envoy进行配置和管理；
上游 (Upstream) 是以Envoy为连接发起方。上游主机接受Envoy的连接和请求，图中 host A 为上游主机；
下游 (Downstream) 是连接由下游主机发起，向Envoy发送请求及接收Envoy的响应，图中host B 及 host C为Envoy的上游主机；
集群 (Cluster) 则是一组连接到Envoy的上游主机。

xDS API
在Istio中xDS主要用于组件Pilot和Envoy之间的管理。Envoy的v2 API中包括了以下基本协议：
CDS (Cluster Discovery Service) 集群发现服务，用以在路由的时候发现上游Cluster。Envoy 从而可以优雅地添加、更新和删除集群。
EDS (Endpoint Discovery Service) 端点发现服务，用于发现上游集群中的成员，对集群的端点进行管理。
LDS (Listen Discovery Service) 侦听发现服务，用来添加、删除监听器
RDS (Route Discovery Service) 路由发现服务。可以在运行时发现 HTTP 连接，可以用以修改HTTP header，虚拟主机和虚拟主机的路由。
在v3 API中又额外增加了SRDS，VHDS，SDS和RTDS协议，这里不做深入介绍，有兴趣的朋友可以查阅相关文档。下图描述了基础协议所对应的不同层面

上图中的箭头不是流量进入代理后的路径或路由，也不是实际的顺序。这是一个想象的 xDS 接口处理序列。其实xDS之间是有交叉引用的。

Istio 的服务网格 (Service Mesh)
通过以上基础概念的介绍，我们再来看下Istio的服务网格的实现，下图为Istio的服务网格架构图：

流量管理
Istio通过规则配置实现HTTP/TCP的路由功能。通过这些配置还可以实现熔断器、限流、AB测试、金丝雀发布等功能。主要配置项包括：

• Gateway：描述了一个运行在网络边缘的负载均衡器，用于接收传入或传出的 HTTP/TCP 连接。
• VirtualService：VirtualService 将 Kubernetes 服务连接到 Istio 网关。它可以定义路由规则来设定流量到不同的 Kubernetes 服务。
• DestinationRule：决定了流量经过路由处理后的访问策略。简而言之，它定义了流量的路由方式。这些策略可以定义负载平衡配置、连接池大小和外部检测配置。
  EnvoyFilter：提供一种机制来自定义Envoy代理的配置。
• ServiceEntry：默认情况下 Istio Service Mesh 中的服务无法发现 Mesh 之外的服务。ServiceEntry 向 Istio 内部的服务注册，以便在网格中自动发现的服务可以被外部访问。

安全性
Istio通过控制平面来处理API服务的配置，并在数据平面中配置策略增强点 (PEPs)，TLS对所有外部流量及容器间通讯进行加密。

可观测性
Istio 健壮的追踪、监控和日志特性让您能够深入的了解服务网格部署。通过 Istio 的监控能力，可以真正的了解到服务的性能是如何影响上游和下游的；
Istio 的 Mixer 组件负责策略控制和遥测数据收集。它提供了后端抽象和中介，将一部分 Istio 与后端的基础设施实现细节隔离开来，并为运维人员提供了对网格与后端基础实施之间交互的细粒度控制。
Istio 会自动生成以下类型的遥测数据，以提供对整个服务网格的可观察性：

• 指标：Istio 基于 4 个监控的黄金指标（延迟、流量、错误、饱和）生成了一系列服务指标。
• 分布式追踪：Istio 为每个服务生成分布式追踪 span，运维人员可以直观的看到网格内服务的依赖和调用关系。
• 访问日志：当流量流入网格中的服务时，Istio 可以生成每个请求的完整记录，包括源和目标的元数据，该信息可以让运维人员能够将服务行为的审查控制到单个工作负载实例的级别

总结

1. Istio的主要功能是对容器提供流量控制、通信安全及可观测性。
2. 使用xDS协议与Envoy代理进行通信和配置，简化容器管理工作。
3. 流量管理功能可以实现熔断器、灰度发布策略等功能
4. 通信安全性主要通过对外部及集群内部通信进行mTLS加密来实现
5. 可观测性部分则是通过指标、分布式追踪数据和访问日志来实现。

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