超详细教程，一文入门Istio架构原理及实战应用

Istio简介2.1、istio架构

实际上Istio 就是 Service Mesh 架构的一种实现，服务之间的通信（比如这里的 Service A 访问 Service B）会通过代理（默认是 Envoy）来进行。

而且中间的网络协议支持 HTTP/1.1，HTTP/2，gRPC 或者 TCP，可以说覆盖了主流的通信协议。代理这一层，称之为数据平面。

控制平面做了进一步的细分，分成了 Pilot、Citadel 和 Galley，它们的各自功能如下：

Pilot：为 Envoy 提供了服务发现，流量管理和智能路由（AB 测试、金丝雀发布等），以及错误处理（超时、重试、熔断）功能。Citadel：为服务之间提供认证和证书管理，可以让服务自动升级成 TLS 协议。Galley：Galley 是 Istio 的配置验证、提取、处理和分发组件。它负责将其余的 Istio 组件与从底层平台（例如 Kubernetes）获取用户配置的细节隔离开来。

数据平面会和控制平面通信，一方面可以获取需要的服务之间的信息，另一方面也可以汇报服务调用的 Metrics 数据。

2.1、为什么使用 Istio？

通过负载均衡、服务间的身份验证、监控等方法，Istio 可以轻松地创建一个已经部署了服务的网络，而服务的代码只需很少更改甚至无需更改。通过在整个环境中部署一个特殊的 sidecar 代理为服务添加 Istio 的支持，而代理会拦截微服务之间的所有网络通信，然后使用其控制平面的功能来配置和管理 Istio，这包括：

为 HTTP、gRPC、WebSocket 和 TCP 流量自动负载均衡。

通过丰富的路由规则、重试、故障转移和故障注入对流量行为进行细粒度控制。

可插拔的策略层和配置 API，支持访问控制、速率限制和配额。

集群内（包括集群的入口和出口）所有流量的自动化度量、日志记录和追踪。

在具有强大的基于身份验证和授权的集群中实现安全的服务间通信。

Istio 为可扩展性而设计，可以满足不同的部署需求。

2.2、核心特性

Istio 以统一的方式提供了许多跨服务网络的关键功能。

2.2.1、流量管理

Istio 简单的规则配置和流量路由允许您控制服务之间的流量和 API 调用过程。

Istio 简化了服务级属性（如熔断器、超时和重试）的配置，并且让它轻而易举的执行重要的任务（如 A/B 测试、金丝雀发布和按流量百分比划分的分阶段发布）。

有了更好的对流量的可视性和开箱即用的故障恢复特性，就可以在问题产生之前捕获它们，无论面对什么情况都可以使调用更可靠，网络更健壮。

2.2.2、安全

Istio 的安全特性解放了开发人员，使其只需要专注于应用程序级别的安全。

Istio 提供了底层的安全通信通道，并为大规模的服务通信管理认证、授权和加密。有了 Istio，服务通信在默认情况下就是受保护的，可以让您在跨不同协议和运行时的情况下实施一致的策略——而所有这些都只需要很少甚至不需要修改应用程序。

Istio 是独立于平台的，可以与 Kubernetes（或基础设施）的网络策略一起使用。但它更强大，能够在网络和应用层面保护pod到 pod 或者服务到服务之间的通信。

2.2.3、可观察性

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；而它的定制 Dashboard 提供了对所有服务性能的可视化能力，并让您看到它如何影响其他进程。

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。

所有这些特性都使您能够更有效地设置、监控和加强服务的 SLO。当然，底线是您可以快速有效地检测到并修复出现的问题。

2.3、平台支持

Istio 独立于平台，被设计为可以在各种环境中运行，包括跨云、内部环境、Kubernetes、Mesos 等等。您可以在 Kubernetes 或是装有 Consul 的 Nomad 环境上部署 Istio。Istio 目前支持：

Kubernetes 上的服务部署

基于 Consul 的服务注册

服务运行在独立的虚拟机上

3、Istio快速入门

下面我们将Istio进行部署安装，来体验下它的魅力。

3.1、搭建kubernetes集群

Istio运行在kubernetes平台是最佳的选择，所以我们先搭建kubernetes环境。

注意：初学者请参考课程资料提供的一键安装文档

3.1.1、环境准备

准备3台Centos7虚拟机：

名称IP角色CPU内存硬盘node1192.168.31.106master2核4GB100GBnode2192.168.31.107node2核4GB100GBnode3192.168.31.108node2核4GB100GB3.1.2、前置工作

搭建K8S之前，需要一些前置的准备工作，否则不能完成集群的搭建。yum如果不能用，则使用yum -y install yum-utils或者curl -o /etc/yum.repos.d/CentOS-Base.repo http://mirrors.aliyun.com/repo/Centos-7.repo，然后再使用yum。

#修改主机名hostnamectl set-hostname node2hostnamectl set-hostname node3复制代码#更新yum源，并且完成yum update操作mv /etc/yum.repos.d/CentOS-Base.repo /etc/yum.repos.d/CentOS-Base.repo.backupwget -O /etc/yum.repos.d/CentOS-Base.repo https://mirrors.aliyun.com/repo/Centos-7.repo#如果wget无法使用直接输入 yum install wget安装即可yum makecacheyum -y update复制代码#安装dockeryum install -y yum-utils device-mapper-persistent-data lvm2yum-config-manager –add-repo https://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/docker-ce.repoyum makecache fastyum -y install docker-ce#启动docker服务systemctl start docker.service#开机自启systemctl enable docker.service#添加docker阿里云加速器sudo mkdir -p /etc/dockersudo tee /etc/docker/daemon.json Parsed non ok code 503 (HTTP/1.1 503)03:59:25 W http_client.go:679> Parsed non ok code 503 (HTTP/1.1 503)03:59:25 W http_client.go:679> Parsed non ok code 503 (HTTP/1.1 503)03:59:25 W http_client.go:679> Parsed non ok code 503 (HTTP/1.1 503)03:59:25 W http_client.go:679> Parsed non ok code 503 (HTTP/1.1 503)Ended after 79.166124ms : 20 calls. qps=252.63Aggregated Function Time : count 20 avg 0.0064311497 +/- 0.007472 min 0.000340298 max 0.032824602 sum 0.128622994# range, mid point, percentile, count>= 0.000340298 0.001 0.002 0.003 0.004 0.006 0.012 0.014 0.016 0.03 Log level is now 3 Warning (was 2 Info)Fortio 1.3.1 running at 0 queries per second, 2->2 procs, for 30 calls: http://httpbin:8000/getStarting at max qps with 3 thread(s) [gomax 2] for exactly 30 calls (10 per thread + 0)04:01:42 W http_client.go:679> Parsed non ok code 503 (HTTP/1.1 503)04:01:42 W http_client.go:679> Parsed non ok code 503 (HTTP/1.1 503)04:01:42 W http_client.go:679> Parsed non ok code 503 (HTTP/1.1 503)04:01:42 W http_client.go:679> Parsed non ok code 503 (HTTP/1.1 503)04:01:42 W http_client.go:679> Parsed non ok code 503 (HTTP/1.1 503)04:01:42 W http_client.go:679> Parsed non ok code 503 (HTTP/1.1 503)04:01:42 W http_client.go:679> Parsed non ok code 503 (HTTP/1.1 503)04:01:42 W http_client.go:679> Parsed non ok code 503 (HTTP/1.1 503)04:01:42 W http_client.go:679> Parsed non ok code 503 (HTTP/1.1 503)04:01:42 W http_client.go:679> Parsed non ok code 503 (HTTP/1.1 503)04:01:42 W http_client.go:679> Parsed non ok code 503 (HTTP/1.1 503)04:01:42 W http_client.go:679> Parsed non ok code 503 (HTTP/1.1 503)04:01:42 W http_client.go:679> Parsed non ok code 503 (HTTP/1.1 503)04:01:42 W http_client.go:679> Parsed non ok code 503 (HTTP/1.1 503)04:01:42 W http_client.go:679> Parsed non ok code 503 (HTTP/1.1 503)04:01:42 W http_client.go:679> Parsed non ok code 503 (HTTP/1.1 503)04:01:42 W http_client.go:679> Parsed non ok code 503 (HTTP/1.1 503)04:01:42 W http_client.go:679> Parsed non ok code 503 (HTTP/1.1 503)04:01:42 W http_client.go:679> Parsed non ok code 503 (HTTP/1.1 503)Ended after 32.153704ms : 30 calls. qps=933.02Aggregated Function Time : count 30 avg 0.0019156712 +/- 0.001801 min 0.000270969 max 0.006581956 sum 0.057470135# range, mid point, percentile, count>= 0.000270969 0.002 0.003 0.004 0.005 0.006