Istio是ServiceMesh的產(chǎn)品化落地：

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• 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(cè)試(A/B testing)

（7）灰度發(fā)布(canary rollouts)

（8）限流限速(rate limiting)

（9）訪問(wèn)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(lái)說(shuō)一下Istio的核心架構(gòu)設(shè)計(jì)。 

關(guān)于Istio的架構(gòu)設(shè)計(jì)，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(gè)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(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，報(bào)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(lái)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(huà)外音：上兩圖為路由器架構(gòu)。 

它的設(shè)計(jì)原則是：

• 在一個(gè)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(jí)，數(shù)據(jù)平面(data plane)的設(shè)計(jì)核心就是高效轉(zhuǎn)發(fā)，如何在最短的時(shí)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(shí)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(huà)外音：

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

ARP（Address ResolutionProtocol），這個(gè)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(guò)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(gè)小紅框），核心職責(zé)是：

（1）高效轉(zhuǎn)發(fā)；

（2）接收和實(shí)施來(lái)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(guò)mixer實(shí)施策略與收集來(lái)自邊車代理的數(shù)據(jù)；

畫(huà)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(gè)核心組件。 

數(shù)據(jù)平面，有一個(gè)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(jì)

它是軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)中，一個(gè)服務(wù)自我保護(hù)，或者說(shuō)降級(jí)的設(shè)計(jì)思路。

舉個(gè)例子：當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)出某個(gè)接口有大量超時(shí)時(shí)，斷路器策略可以終止對(duì)這個(gè)接口的調(diào)用（斷路器打開(kāi)），經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，再次嘗試調(diào)用，如果接口不再超時(shí)，則慢慢恢復(fù)調(diào)用（斷路器關(guān)閉）。 

故障注入設(shè)計(jì)

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

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

控制平面，有四個(gè)核心組件：

Mixer

Mixer的一些核心能力是：

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

（2）和Envoy通訊，實(shí)時(shí)各種策略

（3）和Envoy通訊，收集各種數(shù)據(jù) 

Mixer的設(shè)計(jì)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(cè)試，灰度發(fā)布；

（3）為Envoy提供各種彈性管理能力，例如超時(shí)，重試，斷路策略； 

Pilot的設(shè)計(jì)核心在于“標(biāo)準(zhǔn)化”，它會(huì)將各種流控的控制命令轉(zhuǎn)化為Envoy能夠識(shí)別的配置，并在運(yùn)行時(shí)，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(lái)。 

潛臺(tái)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(wèn)控制?？傊?，這是一個(gè)和安全相關(guān)的組件。 

Galley

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

花邊：為什么80%的中文用戶對(duì)Istio的二層架構(gòu)的了解是錯(cuò)的？

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

畫(huà)外音：本文所有信息來(lái)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(huà)外音：大家可以百度搜一下“istio 控制面板” 

一開(kāi)始我極其蒙圈，因?yàn)?ldquo;數(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(gè)二層架構(gòu)，ServiceMesh使用相同的架構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行解耦，應(yīng)該不需要?jiǎng)?chuàng)造性翻譯呀。 

后來(lái)，我懂了：

• 控制平面(control plane)
• 控制面板(control panel)

半吊子英語(yǔ)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(tái)，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(tái)（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(jì)方法，GOT？

思路比結(jié)論重要。