浅析Istio系列（一）：Istio入门介绍
从今天起，我们推出“浅析Istio”系列专题，在本专题中，带着读者从零去认识并掌握Istio，并且我们会用一些Istio的真实使用案例介绍其落地实践。作为本系列的开篇，主要是对Service Mesh思想和Istio的架构及功能做一个简单的介绍。
了解Istio得从微服务架构谈起，微服务是在2012年提出的概念，其根本思想是通过拆分原则，希望一个服务只负责业务中一个独立的功能，这样任何一个需求不会因为发布或者维护而影响到不相关的服务，所有服务都可以做到独立部署运维，当然这也只是微服务架构给我们带来的好处之一。
但是面对拆分出来的若干服务，又该如何解决服务之间通信问题呢？以大家都熟悉的Spring Cloud为例，通过Eureka组件实现服务发现功能，通过Feign实现服务间的调用，表面上来看这些组件帮我们轻松解决了，但是细想我们是不是需要在业务代码里加各种maven依赖、组件注解以及写配置，打jar包时也要将业务代码与这些非业务代码融合在一起，这也是Spring Cloud被称为“侵入式框架”的原因。而作为开发者，我们的精力应该放在业务代码上，而非这些非业务代码上。因此，我们思路应该是在解决服务之间通信的问题时，尽量将服务间通信这种非业务的代码从业务代码中剥离出来。Service Mesh正是根据这种思想帮助我们很好的解决了该问题。下面我们就给大家讲讲Service Mesh是怎么做到的。
Service Mesh的思想
Service Mesh也就是大家常说的服务网格，它的核心思想就是Sidecar模式。Sidecar模式是一种将应用功能从应用本身剥离出来作为单独进程的方式，该模式允许我们向应用无侵入添加多种功能。“剥离”，“无侵入添加”，大家想想这是不是正好可以用来解决我们上述提出的问题。而第一代Service Mesh也就是将服务的负载、限流和服务发现等等通信功能从服务本身的业务功能中剥离出来，作为一个Sidecar代理，与服务业务代码绑定在一起，这样为每一个服务都配置了一个Sidecar代理后，流入流出该服务的流量都经过Sidecar代理，通信的事情交给Sidecar处理，而我们不需要再去关注通信的细节，只要专注开发业务功能本身问题就行。
第一代Service Mesh由若干个服务的Sidecar代理构成，但是缺少一个对这些Sidecar代理进行集中式管理的控制面板。为了提供一个统一的上层运维入口，第二代Service Mesh提出控制平面的概念，所有的Sidecar代理通过和控制平面交互进行网络通信的执行。
我们现在所说的Service Mesh也就是第二代Serrvice Mesh，如下图所示其结构分为两部分：数据平面和控制平面。
数据平面由若干服务所对应的Sidecar代理组成。如上所述，每个应用服务都配置了一个Sidecar代理，进入和离开该服务的流量都经过其Sidecar代理，并在Sidecar上执行治理动作，协调和控制服务间的所有网络通信。
控制平面就是来管理数据平面，也就是管理Sidecar代理，全局的管理规则和网格内的元数据维护通过该统一的控制平面实现。需要注意的是，只有数据平面的Sidecar和控制平面有关系，应用服务感知不到Sidecar，更不会和控制平面有任何联系，服务的业务代码和控制面彻底解耦。
Istio介绍
了解了Service Mesh，再来看Istio就会清楚很多。Istio是一个Service Mesh形态的用于服务治理的开放平台。其中“Service Mesh形态"可以理解为Istio实现了Service Mesh，它是第二代Service Mesh的典型代表，从2017年5月发布第一个版本0.1开始就被广泛关注，直到现在成为被业界公认Service Mesh最成功的实现；"开放平台”是指其本身是一个开源项目，最初是由Goole、IBM和Lyft联合创建的；“服务”可以简单的理解为微服务或者单个应用，是Istio治理的对象，而“治理”也正是Istio提供的功能，包括服务的流量管理、安全和可观测性。这里先对这几种治理做一个简单的阐释，在后面的文章中我们会做更详细的说明。
流量管理：Istio通过简单的规则配置和流量路由，可以控制服务之间的调用的流量和API调用。简化了熔断、超时和重试等配置，并且可以轻松设置A/B测试和金丝雀发布等任务；
安全：Istio管理服务间通信的认证机制、通道加密服务和访问授权，可以保障服务通信的安全性，并且所有的这些功能都不必更改应用程序；
可观测性：Istio具备强大的链路追踪、监控和日志记录能力，从而方便了解服务的运行状况，发现并解决问题。
下面我们从架构的角度来看看Istio是如何实现Servie Mesh的。与Service Mesh保持一致，从逻辑上分为数据平面和控制平面，如下图所示[1]。
数据平面由一组以Sidecar方式部署的智能代理（Envoy）组成，所有进入和流出服务的流量都会被Envoy拦截，并与控制面进行交互，根据配置执行相应的通信功能。Envoy之所以称之为智能，是因为Envoy相对于其他代理来说有着更丰富的治理能力和灵活的配置方式，并且支持各种插件可用于扩展流量治理能力，并生成遥测数据。
在控制平面上，Istio由三个组件（ Pilot、Citadel、Galley ）整合成了一个单进程、多模块的istiod，极大的降低了部署的复杂度。其中Pilot组件负责提供服务发现、智能路由（如金丝雀发布）和弹性功能（如超时、重试）；Citadel负责安全，管理密钥和证书；Galley负责对配置的验证和处理等功能。需要注意的是，整个运行流程需要这些组件协同工作，这里只是做一个简单的介绍，后续我们也会对Istio架构以及架构中的各个组件做一个更详细的介绍。总的来说，Istiod作为一种全新的设计，构建了一套标准的控制面规范，主要提供服务发现、规则配置和证书管理等功能，并向数据平面传递这些信息。
总结
今天我们对Istio做了一个简单的介绍，从当今的微服务架构存在的问题引出Service Mesh的概念，通过对Sercive Mesh的解读方便大家先对Istio的总体架构和基本功能有一个基本的认识。如今，由于Istio在技术和产品上的巨大潜力，越来越多的云厂商选择将Istio作为其容器平台的一部分提供给用户，各大厂商在社区的投入也在不断加大，还不赶紧跟着小编一起去掌握Istio。关注我，不落伍，我们下次见。
参考文献：
[1] Istio官网
[2]《Istio服务网格技术解析与实践》
[3]《云原生服务网格Istio原理、实践、架构与源码解析》