第1章

服务网格与Istio

本章介绍服务网格的由来，以及服务网格给服务开发部署带来什么样的变化，并介绍一个成熟的开源服务网格实现—Istio，这也是本书主要学习的服务网格。通过本章，我们可以了解Istio的架构设计，了解Istio实现了哪些服务网格功能，从而为后面的学习和实验打下基础。

1.1　服务网格简介

服务网格出现的大环境如下：

容器技术的广泛应用。由于Docker的出现，容器技术得到更广泛的认可和应用，各种服务于容器的工具如雨后春笋般涌现，出现了众多容器部署、容器集群、容器编排等平台，例如Swarm、Mesos、Kubernetes。由于容器具备轻量级、启动速度快、性能损失小、扩容缩容快、开发与生产环境统一等特性，越来越多的公司开始尝试使用容器来部署服务，容器技术的飞速发展也大大加速了微服务的应用。

微服务的快速流行。随着近几年云计算的飞速发展，公有云也越来越成熟，微服务架构模式在大公司的兴起，特别是在Netflix、亚马逊等公司的大规模实践，使得越来越多的公司开始尝试使用微服务架构来重构应用。当微服务的服务数量越来越大时，微服务间的服务通信也越来越重要，我们所看到的一个应用，有可能背后需要协调成百上千个微服务来处理用户的请求。随着服务数和服务实例数的不断增长，服务可能上线下线，服务实例也可能出现上线下线和宕机的情况，服务之间的通信变得异常复杂，每个服务都需要自己处理复杂的服务间通信。

目前微服务架构中的痛点。面对复杂的服务间通信问题，一般的解决方案是为服务开发统一的服务框架，所有服务依赖于服务框架开发，所有服务间通信、服务注册、服务路由等功能都由底层服务框架来实现，这样做固然可以在某种程度上解决服务间通信的问题，但是由于底层服务框架的限制，业务人员可能无法基于实际情况选择合适的技术栈；由于所有服务都依赖于底层的服务框架代码库，当框架代码需要更新时，业务开发人员可能并不能立即更新服务框架，导致服务框架整体升级困难。后来Netflix开源了自己的微服务间通信组件，之后被Spring Cloud集成到了一起，组成了Java语言的通用微服务技术栈，而其他编程语言可能并没有如此强大功能的开源组件，只能继续饱受微服务间通信的各种痛。

基于以上服务间通信出现的问题，有人开始思考：能不能把服务间的复杂通信分层并下沉到基础设施层，让应用无感知呢？答案是肯定的。于是服务网格开始渐渐浮出水面，越来越多的人看到了服务网格的价值，尝试把服务网格应用于微服务实践中。

1.1.1　服务网格的概念与特点

服务网格（service mesh）这个概念来源于Buoyant公司的CEO Willian Morgan的文章“What’s a service mesh？And why do I need one？”。服务网格是一个专注于处理服务间通信的基础设施层，它负责在现代云原生应用组成的复杂服务拓扑中可靠地传递请求。在实践中，服务网格通常是一组随着应用代码部署的轻量级网络代理，而应用不用感知它的存在。

服务网格的特点如下：

轻量级的网络代理。

应用无感知。

应用之间的流量由服务网格接管。

把服务间调用可能出现的超时、重试、监控、追踪等工作下沉到服务网格层处理。

服务网格的原理大致如图1-1所示，深色部分代表应用，浅灰色部分代表服务网格中轻量级的网络代理，代理之间可以相互通信，而应用之间的通信完全由代理来进行。如果只看代理部分，可以看到一个网状结构，服务网格由此得名。

服务网格一般由数据平面（data plane）和控制平面（control plane）组成，数据平面负责在服务中部署一个称为“边车”（sidecar）的请求代理，控制平面负责请求代理之间的交互，以及用户与请求代理的交互。服务网格的基本架构如图1-2所示。

图1-1　服务网格原理（图片来源：Pattern：Service Mesh）

图1-2　服务网格架构（图片来源：Pattern：Service Mesh）