ServiceMesh(3)
前篇：
《ServiceMesh究竟解決什麼問題》 《什麼是Istio，ServiceMesh最流行落地》 Istio是ServiceMesh的産品化落地：- 它幫助微服務之間建立連接配接，幫助研發團隊更好的管理與監控微服務，并使得系統架構更加安全
- 它幫助微服務分層解耦，解耦後的proxy層能夠更加專注于提供基礎架構能力，例如：
（1）服務發現(discovery)
（2）負載均衡(load balancing)
（3）故障恢複(failure recovery)
（4）服務度量(metrics)
（5）服務監控(monitoring)
（6）A/B測試(A/B testing)
（7）灰階釋出(canary rollouts)
（8）限流限速(rate limiting)
（9）通路控制(access control)
（10）身份認證(end-to-end authentication)
等功能。
- 它使得業務工程團隊與基礎架構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的核心架構設計。
關于Istio的架構設計，官網用了這樣一句話：
邏輯上，Istio分為：
- 資料平面(data plane)
- 控制平面(control plane)
這兩個詞，是Istio架構核心，但又是大家被誤導最多的地方。
資料平面和控制平面，不是ServiceMesh和Istio第一次提出，它是計算機網絡，封包路由轉發裡很成熟的概念：
資料平面(data plane)：一般用來做快速轉發
控制平面(control plane)：為快速轉發提供必要的資訊
畫外音：上兩圖為路由器架構。
它的設計原則是：
- 在一個路由裝置裡，轉發是最重要的工作，它具備最高的優先級，資料平面(data plane)的設計核心就是高效轉發，如何在最短的時間裡處理最多的包，往往使用高效記憶體管理、隊列管理、逾時管理等技術實作在硬體裡
- 控制平面(control plane)則不然，它要實作路由協定，裝置管理，IGMP，ARP協定的，它更偏向于控制與應用，往往由軟體實作
畫外音：
IGMP（Internet GroupManagement Protocol），一個多點傳播協定；
ARP（Address ResolutionProtocol），這個大家比較熟悉，根據IP位址擷取MAC位址；
Istio的架構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互動
資料平面，由一系列proxy組成（中間一層的兩個小紅框），核心職責是：
（1）高效轉發；
（2）接收和實施來自mixer的政策；
- 控制平面（底下的大紅框），核心是控制與應用，核心職責是：
（1）管理和配置邊車代理；
（2）通過mixer實施政策與收集來自邊車代理的資料；
（1）sidecar proxy，原文使用的是envoy，後文envoy表示代理；
（2）mixer，不确定要怎麼翻譯了，有些文章叫“混音器”，後文直接叫mixer；
（3）pilot，galley，citadel，不敢翻譯為飛行員，廚房，堡壘，後文直接用英文；
如架構圖所示，該兩層架構中，有五個核心元件。
資料平面，有一個核心元件：
Envoy (proxy)
Envoy的核心職責是高效轉發，更具體的，它具備這樣一些能力：
（1）服務發現
（2）負載均衡
（3）安全傳輸
（4）多協定支援，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）系統度量
大部分能力是RPC架構都具備，或者比較好了解的，這裡面重點介紹下斷路器和故障注入。
斷路器設計
它是軟體架構設計中，一個服務自我保護，或者說降級的設計思路。
舉個例子：當系統檢測出某個接口有大量逾時時，斷路器政策可以終止對這個接口的調用（斷路器打開），經過一段時間後，再次嘗試調用，如果接口不再逾時，則慢慢恢複調用（斷路器關閉）。
故障注入設計
它是軟體架構設計中，一種故意引入故障，以擴大測試覆寫範圍，保障系統健壯性的方法，主要用于測試。
國内大部分網際網路公司，架構設計中不太會考慮故障注入，在作業系統核心開發與調試，路由器開發與調試中經常使用，可以用來模拟記憶體配置設定失敗、磁盤IO錯誤等一些非常難出現的異常，以確定測試覆寫度。
控制平面，有四個核心元件：
Mixer
Mixer的一些核心能力是：
（1）跨平台，作為其他元件的adapter，實作Istio跨平台的能力；
（2）和Envoy通訊，實時各種政策
（3）和Envoy通訊，收集各種資料
Mixer的設計核心在于“插件化”，這種模型使得Istio能夠适配各種複雜的主機環境，以及後端基礎設施。
Pilot
Pilot作為非常重要的控制平面元件，其核心能力是：
（1）為Envoy提供服務發現能力；
（2）為Envoy提供各種智能路由管理能力，例如A/B測試，灰階釋出；
（3）為Envoy提供各種彈性管理能力，例如逾時，重試，斷路政策；
Pilot的設計核心在于“标準化”，它會将各種流控的控制指令轉化為Envoy能夠識别的配置，并在運作時，将這些指令擴散到所有的Envoy。Pilot将這些能力抽象成通用配置的好處是，所有符合這種标準的Envoy都能夠接入到Pilot來。
潛台詞是，任何第三方可以實作自己的proxy，隻要符合相關的API标準，都可以和Pilot內建。
Citadel
Citadel元件，它提供終端使用者身份認證，以及服務到服務的通路控制。總之，這是一個和安全相關的元件。
Galley
Gally元件，它是一個配置擷取、校驗、處理、分發的元件，它的設計核心在于“解耦”，它将“從底層平台（例如：K8S）擷取使用者配置”與Istio解耦開來。
花邊：為什麼80%的中文使用者對Istio的二層架構的了解是錯的？
很多朋友問我，通過什麼管道學習最新的技術知識，我的回答一直是，英文官網。
畫外音：本文所有資訊來源于Istio1.1英文官網。
我在百度搜了下Istio，80%的資料，将二層架構翻譯為：
- 資料面闆
- 控制台
畫外音：大家可以百度搜一下“istio 控制台”
一開始我極其蒙圈，因為“資料平面”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，ServiceMesh使用相同的架構設計進行解耦，應該不需要創造性翻譯呀。
後來，我懂了：
- 控制台(control panel)
半吊子英語的程式員，二手的技術文檔，真害人，唉。
總結
Istio采用二層架構，五大子產品，進行微服務ServiceMesh解耦：
- 資料平面，主要負責高效轉發
（1）envoy子產品：即proxy；
- 控制平面，主要負責控制與應用
（2）mixer子產品：支援跨平台，标準化API的adapter；
（3）pilot子產品：控制與配置envoy的大部分政策；
（4）citadel子產品：安全相關；
（5）galley子產品：與底層平台（例如：K8S）配置解耦；
實施與控制分離，經典的架構設計方法，GOT？
思路比結論重要。
本文轉自“架構師之路”公衆号，58沈劍提供。