Istio分層架構(gòu)？80%的人有誤解
前篇：
Istio是ServiceMesh的產(chǎn)品化落地：
(1) 它幫助微服務之間建立連接，幫助研發(fā)團隊更好的管理與監(jiān)控微服務，并使得系統(tǒng)架構(gòu)更加安全。
(2) 它幫助微服務分層解耦，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：
- 服務發(fā)現(xiàn)(discovery)
- 負載均衡(load balancing)
- 故障恢復(failure recovery)
- 服務度量(metrics)
- 服務監(jiān)控(monitoring)
- A/B測試(A/B testing)
- 灰度發(fā)布(canary rollouts)
- 限流限速(rate limiting)
- 訪問控制(access control)
- 身份認證(end-to-end authentication)
等功能。
(3) 它使得業(yè)務工程團隊與基礎(chǔ)架構(gòu)團隊都更加高效的工作，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)設計。
關(guān)于Istio的架構(gòu)設計，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，但又是大家被誤導最多的地方。
數(shù)據(jù)平面和控制平面，不是ServiceMesh和Istio***次提出，它是計算機網(wǎng)絡，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)。
它的設計原則是：
- 在一個路由設備里，轉(zhuǎn)發(fā)是最重要的工作，它具備***的優(yōu)先級，數(shù)據(jù)平面(data plane)的設計核心就是高效轉(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、隊列管理、超時管理等技術(shù)實現(xiàn)在硬件里
- 控制平面(control plane)則不然，它要實現(xiàn)路由協(xié)議，設備管理，IGMP，ARP協(xié)議的，它更偏向于控制與應用，往往由軟件實現(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(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)，核心職責是：高效轉(zhuǎn)發(fā);接收和實施來自mixer的策略;
- 控制平面(底下的大紅框)，核心是控制與應用，核心職責是：管理和配置邊車代理;通過mixer實施策略與收集來自邊車代理的數(shù)據(jù);
畫外音：
- sidecar proxy，原文使用的是envoy，后文envoy表示代理;
- mixer，不確定要怎么翻譯了，有些文章叫“混音器”，后文直接叫mixer;
- 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的核心職責是高效轉(zhuǎn)發(fā)，更具體的，它具備這樣一些能力：
- 服務發(fā)現(xiàn)
- 負載均衡
- 安全傳輸
- 多協(xié)議支持，例如HTTP/2，gRPC
- 斷路器(Circuit breakers)
- 健康檢查
- 百分比分流路由
- 故障注入(Fault injection)
- 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，這里面重點介紹下斷路器和故障注入。
斷路器設計
它是軟件架構(gòu)設計中，一個服務自我保護，或者說降級的設計思路。
舉個例子：當系統(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，則慢慢恢復調(diào)用(斷路器關(guān)閉)。
故障注入設計
它是軟件架構(gòu)設計中，一種故意引入故障，以擴大測試覆蓋范圍，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：
- 跨平臺，作為其他組件的adapter，實現(xiàn)Istio跨平臺的能力;
- 和Envoy通訊，實時各種策略
- 和Envoy通訊，收集各種數(shù)據(jù)
Mixer的設計核心在于“插件化”，這種模型使得Istio能夠適配各種復雜的主機環(huán)境，以及后端基礎(chǔ)設施。
Pilot
Pilot作為非常重要的控制平面組件，其核心能力是：
- 為Envoy提供服務發(fā)現(xiàn)能力;
- 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;
- 為Envoy提供各種彈性管理能力，例如超時，重試，斷路策略。
Pilot的設計核心在于“標準化”，它會將各種流控的控制命令轉(zhuǎn)化為Envoy能夠識別的配置，并在運行時，將這些指令擴散到所有的Envoy。Pilot將這些能力抽象成通用配置的好處是，所有符合這種標準的Envoy都能夠接入到Pilot來。
潛臺詞是，任何第三方可以實現(xiàn)自己的proxy，只要符合相關(guān)的API標準，都可以和Pilot集成。
Citadel
Citadel組件，它提供終端用戶身份認證，以及服務到服務的訪問控制?？傊?，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、處理、分發(fā)的組件，它的設計核心在于“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，通過什么渠道學習***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，因為“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二層架構(gòu)，ServiceMesh使用相同的架構(gòu)設計進行解耦，應該不需要創(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，進行微服務ServiceMesh解耦：
(1) 數(shù)據(jù)平面，主要負責高效轉(zhuǎn)發(fā)
- envoy模塊：即proxy;
(2) 控制平面，主要負責控制與應用
- mixer模塊：支持跨平臺，標準化API的adapter;
- pilot模塊：控制與配置envoy的大部分策略;
- citadel模塊：安全相關(guān);
- galley模塊：與底層平臺(例如：K8S)配置解耦;
實施與控制分離，經(jīng)典的架構(gòu)設計方法，GOT?
思路比結(jié)論重要。
【本文為51CTO專欄作者“58沈劍”原創(chuàng)稿件，轉(zhuǎn)載請聯(lián)系原作者】
