Istio分層架構(gòu)？80%的人有誤解
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)隊與基礎(chǔ)架構(gòu)團(tuán)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(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(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，實現(xiàn)Istio跨平臺的能力；
（2）和Envoy通訊，實時各種策略
（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、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(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。
