Istio 流量管理原理与协议扩展 赵化冰 赵化冰 腾讯云 服务网格团队 https://zhaohuabing.com Service Mesh Service Mesh Layer 处理服务间通信（主要是七层通信）的云原生基础设施层： Service Mesh 将各个服务中原来使用 SDK 实现的七层通信相关功能抽象 出来，使用一个专用层次来实现，Service Mesh 对应用透明，因此应用 服务身份认证、访问鉴权、通信加密 Proxy Application Layer Service 1 Istio 流量管理 – 概览 • 控制面下发流量规则： Pilot • 数据面标准协议：xDS • 集群内Pod流量出入： Sidecar Proxy • 集群外部流量入口：Ingress Gateway • 集群外部流量出口：Egress Gateway（可选,在一个集中点对外部访问进行控制） • Service Retries • Circuit breaker • Routing • Auth • Telemetry collecting 外部流量出口 外部流量入口 Pilot 2 Istio 流量管理 – 控制面 两类数据： q 服务数据（Mesh 中有哪些服务？缺省路由） v Service Registry § Kubernetes：原生支持 § Consul、Eureka 等其他服务注册表：MCP

全栈服务网格 - Aeraki 助你在 Istio 服务网格中管理任何七层流量 赵化冰@腾讯云 #IstioCon Huabing Zhao Software Engineer @ Tencent Cloud https://zhaohuabing.com @zhaohuabing @zhaohuabing @zhaohuabing @zhaohuabing #IstioCon #IstioCon Agenda ❏ Service Mesh 中的七层流量管理能力 ❏ 几种扩展 Istio 流量管理能力的方法 ❏ Aeraki - 在 Isito 服务网格中管理所有七层流量 ❏ Demo - Dubbo Traffic Management ❏ MetaProtocol - Service Mesh 通用七层协议框架 #IstioCon Protocols in a Typical Management, Security, Observability) #IstioCon What Do We Expect From a Service Mesh? 为了将基础设施的运维管理从应用代码中剥离，我们需要七层的流量管 理能力： ● Routing based on layer-7 header ○ Load balancing at requet level ○ HTTP

错综复杂的服务调度掩盖了 问题的源头 服务间交互的复杂性： Ø 难以可视化 Ø 难以全面测试 Ø 多服务联动时问题难以察觉 Ø ... 服务间通信的复杂性： Ø 网络延迟 Ø 消息序列化 Ø 不可靠的网络 Ø 异步机制 Ø ... 开发难 排错难 测试难 运维难 Ø 服务变得非常多 Ø 版本变得非常复杂 Ø 上线十分痛苦 Ø 排查问题更难 Ø 解决手段更复杂 Ø 学的东西更多 Copyright © 2021 Cloud To Go 为什么我们需要服务网格 - 业务上k8s带来的问题 Ø 集群内的情况不可见 Ø 环境不统一，很难复现问题 Ø 集群中的网络限制 Ø ... Ø 学习k8s成高 Ø 测试方法发生了改变 Ø 有些问题只能在集群内出 现，难以测试 Ø ... 测试难 运维难 Ø 学习k8s成高 Ø 缺少好用的工具 Ø ... 排错难 情况下提供可观察性、流量管理和安全性等能力。 Copyright © 2021 Cloud To Go SolarMesh的定位 - 基于Istio构建的流量监管平台 Istio是目前服务网格领域最流行的开源项目，38% 的企业在生产中使用服务网格，其中有接近一半的 选择是Istio SolarMesh 基于 Istio 及容器技术，提供流量监控 和管理，提供完善的非侵入式服务治理解决方案。

Server 的资源；8/23 MCP mcpserver demo: https://github.com/champly/mcpserver9/23 Pilot Pilot 负责网格中的流量管理以及控制面和数据面之间的配置下发，在 Istio1.5 之后合并了 Galley、Citadel、Sidecar-Inject 和 Pilot 成为 Istiod。 功能 • 根据不同的平台（Kubernetes、Console） Other link: https://github.com/istio/istio12/23 MOSN MOSN 是一款使用 Go 语言开发的网络代理软件，作为云原生的网络数据平面，旨在为服务提供 多协议、模块化、智能化、安全的代理能力。MOSN 是 Modular Open Smart Network 的简称。 MOSN 可以与任何支持 xDS API 的 Service Mesh 集成，亦可以作为独立的四、七层负载均衡， • 数据面改造 • 控制面适配20/23 数据面改造21/23 控制面适配 通过一个独立的进程（Adapter） • 对接注册中心 • 对接配置中心 • 连接多个集群 • 根据服务的信息结合配置信息下发对应的集群的资源22/23 多点Service Mesh改造架构图23/23 Demo 演示 说明 • 由于没有真正的注册，所以使用手动添加 ServiceEntry 的方式代替

Pilot-agent进程本身创建UDS接收Envoy连接，用于证书更新下发。并且与istiod建立证书更新通道。 • Envoy 通过pilot-agent转发机制与istiod建立长连接，通过xDS协议接收系统下发的监听器、路由、集群节点等更新信息。 • 3. 数据面通信 • 客户端请求进入容器网络，并被iptables规则拦截，经过DNAT后进入Envoy virtualOutbound监听器 • virtualOutb Envoy启动配置及xDS listener router upstream pool Envoy cluster istiod pilot-agent LDS RDS CDS EDS tls证书 管理 SDS CSR创建证书 stat tracing 支持采集或 主动上报 监控系统 过滤器 过滤器 连接 连接 xDS 描述 模式 请求路径 LDS 监听器配置 POST /envoy /envoy.service.secret.v3.SecretDiscoveryService/StreamSecrets 监听端口，连接入口 L4过滤，请求入口 L7过滤 路由策略 上游集群 目标主机策略，请求出口 Copyright © Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved. Page 10 Envoy常用部署方式

• Istio 不能做什么 • Istio 能做什么 • 现阶段 Istio 有什么问题 • 那Istio还用不用 • 如何安全的试用 Istio目标听众 • 我 • 乙方 • 给大型企业开发某某管理系统 • 系统资源好像没缺过 • 手上有各个时代的应用 • 没有能力/不想维护Istio源码 • 业务负载不算大Istio不能做什么 • 提高代码质量 • 增强负载能力 • 改善交付流程 • 客户充满 几乎全部功能都无需侵入 • 监控服务质量 • 控制服务间的访问路由 • 跟踪服务链路 • 应对服务故障 • 在服务间通信之间进行加密 • 访问控制和频率限制 • …Istio目前的突出问题 • API稳定性问题：流量管理也仅仅是v1alpha3，用alpha特性发布 1.0的情况似乎比较罕见。 • 发布进度和质量：大版本以月计算的发布延迟，据我所知的 Release撤回发生了两次。 • 世纪难题：多出一层Sidecar造成的延迟。 策略 • 安全试用服务范围 • 不要 All in！ • 稳定——性能和业务！ • 什么服务不怕死？ • 什么服务可以慢？ • 集群规模别太大。 • 能切换/回滚。 • 有完善的性能、功能测试方案。禁则 �������� ����� ����制定目标 • 集群环境申请：版本、开关、资源等。 • 功能性需求：本次试用中Istio需要提供的功能，再次强调：No Freestyle • 非功

熔断限流 • 负载均衡 • 服务发现 • 扩缩容 • 运维 • 部署 Kubernetes Istio Istio治理的不只是微服务，只要有访问的服务，都可以被治理。 Istio关键能力 流量管理 负载均衡 动态路由 灰度发布 可观察性 调用链 访问日志 监控 策略执行 限流 ACL 故障注入 服务身份和安全 认证 鉴权 平台支持 Kubernetes CloudFoundry "unknown" response_code: response.code | 200 Istio & Kubernetes: 总结 对于云原生应用，采用Kubernetes构建微服务部署和集群管理能力，采用 Istio构建服务治理能力，将逐渐成为应用微服务转型的标准配置。 Agenda • Istio & Kubernetes • Istio & Kubernetes上的灰度发布 灰度发布：蓝绿 务 应用运维管理 丰富可定制的容器应用立体化运维 容器镜像服务 容器镜像一站式构建、存储与交付 应用编排服务 应用云上自动化编排与设施管理 云容器实例 基于K8S的Serverless容器服务 云容器引擎 企业级高可靠、高性能K8S服务 服务网格 K8S原生Service Mesh Istio在华为云：华为云容器应用 Istio在华为云：服务网格 只需在创建集群时选 择“启用服务网格”

• 负载均衡 • 服务发现 • 扩缩容 • 运维 • 部署 Kubernetes Istio9 Istio治理的不只是微服务，只要有访问的服务，都可以被治理。10 Istio关键能力 流量管理 负载均衡 动态路由 灰度发布 可观察性 调用链 访问日志 监控 策略执行 限流 ACL 故障注入 服务身份和安全 认证 鉴权 平台支持 Kubernetes CloudFoundry "unknown" response_code: response.code | 20015 Istio & Kubernetes: 总结 对于云原生应用，采用Kubernetes构建微服务部署和集群管理能力，采用 Istio构建服务治理能力，将逐渐成为应用微服务转型的标准配置。16 Agenda • Istio & Kubernetes • Istio & Kubernetes上的灰度发布17 应用运维管理 丰富可定制的容器应用立体化运维 容器镜像服务 容器镜像一站式构建、存储与交付 应用编排服务 应用云上自动化编排与设施管理 云容器实例 基于K8S的Serverless容器服务 云容器引擎 企业级高可靠、高性能K8S服务 服务网格 K8S原生Service Mesh28 Istio在华为云：华为云容器应用29 Istio在华为云：服务网格 只需在创建集群时选 择“启用服务网格”

oras cli类似于docker cli 10 在ACR EE中使用ORAS CLI ● 阿里云容器镜像服务企业版ACR EE作为企业级云原生应用制品管理平台， 提供容器镜像、Helm Chart以及符合OCI规范的制品的生命周期管理； ● oras login --username=<登录账号> acree-1-registry.cn- hangzhou.cr.aliyuncs.com ● 进行统一的代理扩展插件的生命周期管理 14 在ASM中启用wasm部署功能 ● aliyun servicemesh UpdateMeshFeature -- ServiceMeshId=xxxxxx --WebAssemblyFilterEnabled=true ○ 部署一个DaemonSet(asmwasm-controller)到K8s集群中 ○ asmwasm-controller监听一个configmap Deployment 资源对象 Controller (Watch & Reconcile) Istio EnvoyFilter CR wasm filter二进 制文件 服务网格ASM Pod K8s集群 Proxy Service A Volume 挂载 Envoy配置 17 ASMFilterDeployment CR示例 ● 创建ASMFilterDeployment Custom

FreeWheel 是一家为客户提供数字视频广告管理技术和服务的公司。其业务端产 品需要对接客户，提供视频广告投放优化界面，类似于 Web ERP，是一个典型 的三层架构。 微服务之痛 • 两年来，我们将若干复杂的Rails单体应用拆分、迁移到微服务架构， 逻辑用Golang重写，引入了Kubernetes。随着模块越来越多，复杂 的通信带来矛盾日渐突出：流量管理、监控… 最初的尝试：Gateway 理，成为了微服务中的瓶颈，模 块流量会互相影响 • 大锅饭带来了复杂的配置管理， 渐渐难以为继 • Istio的架构和基本原理 • FreeWheel的Istio实践 • 未来工作 • FreeWheel的痛点 Istio架构 • Istio Proxy: 劫持Pod的所有通信， 是Mesh的基础 • Pilot: 为Proxy提供动态配置管理 • Citadel: 自动维护mTLS密钥 • Mixer: Istio从架构上可以分为4个板块： • Istio Proxy: Mesh的基础 • 网络安全：兼容Spiffe标准实现 • 配置管理：为C++实现的Proxy接 入k8s的动态配置管理 • Attribute Machine: 授权，Quota ，Tracing，监控的基础 Istio管理下的微服务 • 右图是部署mock1.v1 Pod之后发生的事 情： • Sidecar Injection: