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Istio 的核心组件极其功能

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Istio 总体来说分为两部分:控制面和数据面,如下所述。

  • 数据面被称为”Sidecar”,可将其理解为旧式三轮摩托车的挂斗。Sidecar 通过注入的方式和业务容器共存于一个Pod中,会劫持业务应用容器的流量,并接受控制面组件的控制,同时会向控制面输出日志、跟踪及监控数据。
  • 控制面是 lstio 的核心,管理 Istio 的所有功能。lstio 的主要组件及其相互关系大致如下图所示。

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Pilot

Pilot 是 lstio 的主要控制点,Istio 的流量就是由 Pilot 管理的,具体执行是由 Sidecar 完成的。

在整个系统中,Pilot 完成以下任务:

  • 从 Kubernetes 或者其他平台的注册中心获取服务信息,完成服务发现过程;
  • 读取 Istio 的各项控制配置,在进行转换之后,将其发给数据面进行实施。

Pilot 的配置内容会被转换为数据面能够理解的格式,下发给数据面的 Sidecar,Sidecar 根据 Pilot 指令,将路由、服务、监听、集群等定义信息转换为本地配置,完成控制行为的落地。如下图所示为 Pilot 的工作示意图。

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上图简要说明了 Pilot 的工作流程:

  1. 用户通过 kubectlistioctl(当然也可以通过 API)在 Kubernetes 上创建 CRD 资源,对 Istio 控制平面发出指令;
  2. Pilot 监昕 CRD 中的 configrbacnetworkingauthentication 资源,在检测到资源对象的变更之后,针对其中涉及的服务,发出指令给对应服务的 Sidecar;
  3. Sidecar 根据这些指令更新自身配置,根据配置修正通信行为;

Mixer

Mixer 的职责主要有两个:预检和汇报。如下图所示是 Mixer 的一个简单工作示意图:

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如图所示,Mixer 的简单工作流程如下。

  1. 用户将 Mixer 配置发送到 Kubernetes 中。
  2. Mixer 通过对 Kubernetes 资源的监听,获知配置的变化。
  3. 网格中的服务在每次调用之前,都向 Mixer 发出预检请求,查看调用是否允许执行。在每次调用之后,都发出报告信息,向 Mixer 汇报在调用过程中产生的监控跟踪数据。

如图所示,在 Mixer 中包含多个被称为 Adapter 的组件,这些组件用来处理在 Mixer 中接收的预检和报告数据,从而完成 Mixer 的各种功能。

Citadel

Citadel 在 Istio 的早期版本中被称为 lstio-CA,不难看出,它是用于证书管理的。在集群中启用了服务之间的加密之后,Citadel 负责为集群中的各个服务在统一 CA 的条件下生成证书,井下发给各个服务中的 Sidecar,服务之间的 TLS 就依赖这些证书完成校验过程。

Sidecar(Envoy)

Sidecar 就是 lstio 中的数据面,负责控制面对网格控制的实际执行。

lstio 中的默认 Sidecar 是由 Envoy 派生出来的,在理论上,只要支持 Envoy 的 xDS 协议,其他类似的反向代理软件就都可以代替 Envoy 来担当这一角色。在 Istio 的默认实现中,lstio 利用 istio-init 初始化容器中的 iptables 指令,对所在 Pod 的流量进行劫持,从而接管 Pod 中应用的通信过程,如此一来,就获得了通信的控制权,控制面的控制目的最终得以实现。

注入 Sidecar 前后的通信模式变化如下图所示。

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熟悉 Kubernetes 的朋友应该都知道,在同一个 Pod 内的多个容器之间,网络栈是共享的,这正是 Sidecar 模式的实现基础。从上图中可以看到,Sidecar 在加入之后,原有的源容器→目的容器的直接通信方式,变成了源容器→Sidecar→Sidecar→目的容器的模式。而 Sidecar 是用来接受控制面组件的操作的,这样一来,就让通信过程中的控制和观察成为可能。

# Kubernetes  

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