istio入门教程（istio入门与实战pdf）
近年来，随着微服务架构的普及，软件体系结构领域发生了巨大的变革。从大型的整体应用程序和粗粒度应用程序，逐渐转变为细粒度的微服务部署单元，通过同步REST和gRPC接口以及异步事件和消息传递进行通信。这种转变带来了诸多优势，但同时也伴随着一系列挑战。为了更好地应对这些挑战并确保系统平稳运行，服务网格的概念应运而生。Istio作为一个服务网格，成为了解决这些问题的关键工具之一。将带你了解Istio的基本概念、应用场景以及如何运行Istio。
在微服务架构中，服务具有流动性和弹性，并且跟踪它们的实例、版本和依赖关系变得异常复杂。随着服务领域的不断发展，其复杂性迅速增加。为了应对这些挑战，微服务体系结构中需要一种解决方案，来管理这些服务的通信、路由规则、负载均衡策略等。Istio应运而生，它不仅仅是一个服务网格，更是一个应用程序感知的基础结构层，专为服务间通信设计。它能在某种程度上了解服务通信的性质，并以增值的方式进行干预。例如，Istio可以实现弹性模式（重试、断路器）、更改流量（调整流量、影响路由行为、促进金丝雀发布），并提供细粒度的仪表盘和遥测洞察功能。它为不透明的分布式系统提供一定程度的可观察性。这使得开发人员能够更好地管理他们的微服务，并确保系统的稳定运行。Istio还提供了丰富的安全性和流量管理功能，为微服务体系结构提供了强大的支持。
Istio通过在现有的应用程序容器中补充称为“边车”的容器来运行。这些边车容器是特殊配置的Envoy实例，它们拦截进入和离开服务容器的流量，并通过专用进行重新路由。与传统的微服务架构相比，Istio的边车模式具有更低的延迟和更高的吞吐量。这是因为它仅具有最小的配置和路由智能。路由决策是基于由单独的控制平面托管的策略制定的。控制平面包括一组部署在Kubernetes集群中的专用组件，它们负责管理流量的实际路由并与应用程序容器进行接互。Istio的控制平面和数据平面进行了有意分离，这使得系统更加灵活和可扩展。Istio还提供了丰富的可视化工具和技术支持，帮助开发人员更好地理解和优化他们的微服务架构。这对于开发人员来说是一大福音，因为他们可以更加专注于业务逻辑的实现，而不用过多关注底层的通信和管理工作。
Istio是一个强大的服务网格工具，它能够帮助开发人员更好地管理他们的微服务架构并确保系统的稳定运行。通过将Istio与Kubernetes结合使用，开发人员可以充分利用Istio提供的各种功能来构建更加健壮和可持续的分布式系统。对于那些正在考虑使用微服务架构的企业和组织来说，Istio无疑是一个值得考虑的选择。它将帮助开发人员更好地应对微服务架构带来的挑战并取得更好的成果。Netflix的利弊：一种关于服务网格的
Netflix库的优点固然吸引人，但其缺点也同样值得关注。为了使用Netflix库，可能需要对应用程序进行侵入式更改，并且它主要支持有限的编程语言，尤其是针对JVM。相比之下，基于Sidecar的服务网格设计则展现出更多的优势。这种现代设计语言无关，可以透明地部署在现有应用程序中，为开发团队节省了大量时间。
这种基于Sidecar的服务网格设计在运营和DevOps团队中得到了广泛的应用。其中一个主要原因是，它实现了业务逻辑和基础结构的高度分离，这种分离在现代服务网格设计中被视为高度可取。
核心概念：Istio作为一种Kubernetes原生服务网格，通过引入多种Istio特定的资源类型来扩展了Kubernetes设置。这些概念通过用户自定义资源（CRD）来实现。CRD是YAML中指定的声明性配置片段，可以通过kubectl进行管理，类似于Pod、Service、Deployment等内置类型。
其中，虚拟服务是Istio的一个重要概念。它指定了入站到特定虚拟主机的请求如何路由到基础目标，将服务使用者与服务提供商之间的耦合程度降到了传统的Kubernetes服务所无法达到的程度。传统的Kubernetes服务主要是作为基本的负载平衡器存在。
虚拟服务的典型用例包括将请求流量分区到服务的不同版本。例如，你可以设置“X%的呼叫转到新版本”或“这些用户的呼叫转到Y版本”。精明的读者可能会将这些用例视为金丝雀部署的一种形式，逐渐增加了对新服务版本的访问量，以缓解大规模爆炸的风险。
除了上述功能外，虚拟服务还可以将多个完全不同的服务组合为一个虚拟服务，充当基本的聚合层，从而消除了对专用反向代理（如NGINX）的需求。虚拟服务还可以促进Strangler模式，通过细粒度的服务路由规则，将请求流量透明地转移到微服务风格的实现中。
以下是一个简单的虚拟服务代码片段示例：
通过精心设计的虚拟服务，可以在不改变服务合同的情况下，针对各个端点实施细粒度的服务路由规则。一旦原始端点在整体上被弃用，就可以将请求流量转移到微服务风格的实现中。结合匹配规则和基于百分比的流量策略，可以透明地安排逐步迁移，而服务使用者则毫无察觉。
在我们的示例中，Istio的路由规则确保了用户emil.koutanov的请求被精确导向到shoppingcart服务的v3版本。这是一种自上而下的严格评估机制，首个匹配的规则将被执行，否则流量将流向下一个规则。这意味着emil.koutanov始终被重定向到特定的服务版本。
值得注意的是，与虚拟服务中指定的虚拟名称不同，目标主机必须能够为实际地址。Istio会根据虚拟服务的名称空间，自动为目标主机添加域后缀。如果目标位于不同的名称空间中，那么应该使用标准服务名称，以避免潜在的歧义和配置错误。
当我们谈论目的地和子集时，我们指的是一种可选的细粒度策略，用于控制特定目标的流量。在评估了虚拟服务的路由规则之后，目标规则开始发挥作用，它们适用于流量的真实目标。
以DestinationRule类型的CRD为例，以下是一个目标规则的示例：
```yaml
apiVersion: networking.istio.io/v1alpha3
kind: DestinationRule
metadata:
name: shoppingcart-destinationrule
spec:
host: shoppingcart
trafficPolicy:
loadBalancer:
simple: RANDOM
subsets:
- name: v2
labels:
version: v2
trafficPolicy:
loadBalancer:
simple: ROUND_ROBIN
- name: v3
labels:
version: v3
```
在这个示例中，v2和v3的子集是对shoppingcart服务的不同版本标记的引用。标签是Kubernetes中的标准概念，是一种自由格式的键值对，可用于注释Kubernetes资源。版本标签可能出现在服务的部署资源定义的元数据中，并在运行时匹配，以调用适当的目标规则子集。
接下来，我们一下网关的概念。网关控制流入和流出服务网格的流量，就像一个Envoy实例一样，它独立配置并部署在数据平面的概念边界上。网关主要用于管理入站流量，其行为类似于常规的Kubernetes入口资源。与Kubernetes入口不同的是，网关被专门设计为与Istio一起使用。
以下是一个网关定义的示例代码段：
```yaml
apiVersion: networking.istio.io/v1alpha3
kind: Gateway
metadata:
name: shoppingcart-gateway
spec:
selector:
istio: ingressgateway
servers:
- port:
number: 443
name: https
protocol: HTTPS
hosts:
- shoppingcart.exle
tls:
mode: SIMPLE
serverCertificate: /tmp/tls.crt
privateKey: /tmp/tls.key
```
这个简单的示例在端口443上接受发往shoppingcart.exle的HTTPS流量。除非将网关绑定到虚拟服务，否则这些流量无法进入服务网格。通过这种方式，Istio通过精细的路由控制和强大的网关功能，为服务网格提供了强大的流量管理解决方案。扩展我们之前的虚拟服务示例Istio中的网关与服务入口
我们刚刚完成了一个名为"reviews"的VirtualService配置，通过明确指定gateways为"shoppingcart-gateway"，我们的入口流量被允许流入shoppingcart虚拟服务。这一功能强大的配置让我们能够在Istio服务网格中细致地控制流量。
除了处理入口流量，Istio的网关还扮演着控制出口流量的角色。它们使我们能够限制哪些服务可以访问外部网络，同时监控允许离开的流量。对于需要在基础结构级别限制出口，而与底层应用程序无关的情况，网关提供了重要的解决方案。
例如，符合PCI DSS标准的出站流量需要限制为经过授权的通信，要求采用默认拒绝规则来阻止未指定的流量。这是因为合规性要求保护敏感数据，防止其被未经授权的组件访问或泄露。在这种情况下，网关可以帮助我们达到这个目的。
另一方面，我们也需要关注服务入口的概念。这是Istio在其专用服务注册表中维护的服务的内部定义。虽然在日常使用中可能不常遇到服务入口，但它仍然是Istio的核心概念，值得引起我们的重视。
服务入口的主要应用场景包括：与未部署在Kubernetes中或无法从Istio数据平面直接访问的传统应用程序进行集成；将来自多个物理Kubernetes集群的服务进行逻辑聚合；将部署在物理硬件和VM上的工作负载添加到现有服务网格；以及对外部服务的呼叫的重试、路由百分比、跟踪等检测。
如果我们有一个由someprovider托管的外部服务，该服务需要相互TLS（mTLS）进行身份验证，我们可以选择通过Istio作为前向代理来解决这个问题。通过将来自我们数据平面的流量透明封装到TLS隧道中（该隧道充当mTLS终结器），我们可以避免在每个使用者中部署X.509证书和签名的PEM密钥的复杂性，以及分发和旋转关键材料的挑战。这种配置不仅简化了流程，还增强了我们的数据安全。
Istio的网关和服务入口功能为我们提供了强大的工具，使我们能够在微服务架构中更精细地控制流量，无论是内部还是外部。它们帮助我们实现合规性、增强数据安全、优化性能，并简化了与复杂环境的集成。随着Istio的不断发展，我们期待看到更多创新的使用场景和解决方案。Istio服务网格的边车与服务入口：深入了解配置细节
在Istio服务网格架构中，Sidecar和ServiceEntry是两个核心组件，它们共同协作以管理和控制流量的流动。今天，我们将深入这两个组件的配置细节，并理解它们在Istio体系中的作用。
让我们关注ServiceEntry。这是一个相对简单的资源，其主要任务是将外部服务注册到Istio服务网格中。通过定义ServiceEntry，我们可以将外部服务（如someprovider）添加到Istio的服务注册表中。在这个例子中，ServiceEntry仅仅做了最基本的操作：注册服务并将其置于Istio的范围内。它的主要任务是提供一个入口点，让Istio能够管理和控制进入网格的流量。
真正的工作在于DestinationRule。这是一个更复杂的资源，它定义了如何路由和处理到特定目标的流量。在提供的例子中，DestinationRule为someprovider指定了身份验证模式，并要求使用特定的CA证书、客户端证书和私钥进行双向TLS验证。这确保了只有经过身份验证的流量才能访问该服务，大大提高了安全性。
接下来，我们来谈谈Sidecar。Sidecar是Istio服务网格的另一个关键组成部分，通常与Envoy代理关联。Envoy是Istio数据平面中的核心组件，负责在网格内部路由流量。Sidecar实际上是一个Envoy代理的实例，被注入到应用程序Pod中，以实现对流量的控制和观察。
Sidecar配置可以灵活调整以适应不同的需求。它可以限制Envoy代理接受的端口和协议集，也可以限制Envoy可以访问的服务集。通过工作负载选择器，可以将Sidecar配置应用于整个命名空间或特定的工作负载。这使得Sidecar配置具有范围界定规则。当选择应用于特定工作负载实例的Sidecar配置时，带有工作负载选择器的Sidecar资源将优先于没有工作负载选择器的配置。
全局默认配置在Sidecar中相对宽松，但在实际生产环境中可能需要更精细的控制。可以根据需求调整Sidecar配置，以满足特定的业务需求和安全要求。
ServiceEntry和DestinationRule是Istio服务网格中管理和控制流量的关键资源。而Sidecar作为数据平面中的核心组件，负责在网格内部路由流量并强制执行策略。深入理解这些组件的配置细节，将有助于更好地利用Istio服务网格的功能和优势。深入了解Istio的默认配置与启动实践
通过运行以下命令，可以查看Istio系统默认配置的Sidecar详细：
```shell
kubectl get sidecar default -n istio-system -o yaml
```
该命令返回的YAML文件描述了Sidecar的默认配置，其中包含了诸如版本信息、标签、注释以及出口流量设置等重要细节。具体到出口流量设置，您可以理解为对流量出口的限制和指向。此次展示的默认配置，允许流量被引导到同一命名空间内的其他工作负载以及istio-system命名空间中的服务。如果你想对全局默认配置进行修改，例如限制出口流量，你可以修改hosts字段来实现。
在对Istio核心概念有了深入理解之后，接下来就可以开始使用Istio了。作为演示，我们将部署Istio发行版中的示例Book应用程序，并为其添加Istio特色功能。我们将展示如何使用Zipkin进行分布式跟踪以及如何使用JWT进行强制性用户身份验证。这些示例适用于Istio 1.4版本，该版本已在Kubernetes 1.13、1.14和1.15中经过测试，并且在Kubernetes 1.14.8环境中已经得到验证。
假设您已经拥有对Kubernetes集群的访问权限，并且具备坚实的Kubernetes背景知识。使用Docker Desktop附带的Kubernetes集群也可以顺利运行这些示例。
要开始实践，首先需要下载Istio发行版。您可以通过运行以下命令下载稳定版本的Istio：
```shell
curl -L | sh -
```
下载完成后，转到Istio软件包目录，并进入名为“istio-1.4.2”的目录（根据您的实际版本进行相应更改）。此安装目录包含多个关键元素：Istio资源定义用于将Istio安装到Kubernetes集群中；示例应用程序位于“samples/bookinfo”目录中；而“bin”目录包含istioctl客户端二进制文件。接下来，虽然这一步是可选的，但强烈建议您将其完成将istioctl添加到您的路径中。这样，无论何时需要操作Istio，都可以轻松调用istioctl命令。Istio提供了多个配置文件，这些文件为Istio控制平面和Istio数据平面的边车提供了预设的定制选项。您可以基于这些内置配置文件开始定制您的Istio部署配置。例如，“default”配置文件是用于生产部署的建议配置，具有最少的附加组件并使用生产级默认值；“demo”配置文件则包含大量的跟踪和访问日志记录，用于展示Istio的功能广泛性；“minimal”配置文件则提供了Istio的简约部署，以满足其流量管理功能的最小需求。现在您可以开始根据您的需求选择合适的配置文件并定制您的Istio部署了。接下来我们将聚焦于如何为示例Book应用程序添加Istio特色功能，如分布式跟踪和强制用户身份验证等。让我们继续深入Istio的配置安装过程。在这一步，我们将展示如何应用演示配置文件。运行下面的命令可以帮助你实现这一操作：
`istioctl manifest apply --set profile=demo --set values.tracing.enabled=true --set values.tracing.provider=zipkin`
这个过程可能需要一些时间来完成，因为Kubernetes将会部署一系列的服务并加载多个Docker镜像。在这个过程中，我们特别启用了Zipkin插件，稍后我们会详细展示它的功能。如果你之前已经安装了Istio但没有包含这个插件，无需担心你可以随时重新运行istioctl清单应用并指定不同的配置文件或者安装其他插件。
完成Istio的部署后，为了确保所有组件都已成功安装并运行，我们可以通过查询istio-system命名空间来进行验证。这是Istio默认的根命名空间，如果你有特别的需求，也可以将其更改为其他命名空间。
在这次安装过程中，我们特别关注了演示配置文件的应用以及Zipkin插件的启用。Istio的强大功能之一就是其灵活的配置选项，可以根据不同的需求进行定制。通过istioctl manifest apply命令，我们可以方便地应用不同的配置文件，以满足不同的需求。无论是重新安装Istio还是添加新的插件，都能轻松实现。在这个过程中，Kubernetes发挥了其强大的管理能力，帮助我们自动化部署和管理大量的服务。Istio和Kubernetes的结合为我们提供了一种强大的服务管理和监控解决方案。在接下来的文章中，我们将继续深入Istio的其他功能和应用场景，敬请期待。深入了解 Kubernetes 环境中的 Istio 服务部署状态
在 Kubernetes 中使用 istio-system 命名空间运行的服务可以通过命令 `kubectl get svc -n istio-system` 来获取详细信息。下面，让我们深入解读输出的结果。<