Istio简单概念

文章中主要是一些概念,简单记录这段时间对 Istio 的学习。

对于全栈来说,学习 Istio 还是很有必要的,在此过程中还要学习 K8s、Docker 等基本的运维知识,那么在设计 BFF 层时候也会考虑到部署、扩容、金丝雀发布等问题,提升程序的健壮性。

JavaScript 全栈

在 JavaScript 流行的今天,各种框架层出不穷,无论是学习前端的 3 架马车(React\Vue\Angular)、还是运用后端的 Node.js 框架(Express\Koa\Egg.js)等,最后你都会前后端通吃,它们被 JavaScript 这门语言串联在了一起,尤其是当你去翻阅大量前端使用的 CLI 工具源码的时候,几乎都有 Express 的影子,所以在 JavaScript 技术栈里,前后端(这里的后端不是指复杂的后端架构和设计)本身并不分家。当然复杂的后端或前端工作并不适合全栈工程师去做,那也是后话了。


BFF 层

这些年来提出了 BFF 层的概念,根据业务的不同,不同公司有自己的设计和实现,比如将纯前端从 Nginx 移到了 Node.js Server 运行环境、服务端渲染(SSR)、生成或者拼接业务数据返回给前端使用(Node.js 微服务、GraphQL 等)…


Node.js 微服务

自己也做过很长一段时间的全栈,用 Node.js 开发后端业务,把数据吐给前端,不需要等着后端同事返回数据或者来回沟通的烦恼。现在做后端必定会遇到微服务的概念,不同的微服务有自己的 SDK 等工具帮助完成相关的注册发现,大多数情况下它们对 Java 的支持度最好,Node.js 有时候并不友善,要完善你不得不去写一些代码,比如熔断、报警等等,也是带来大量的开发测试成本。如果不幸公司内部 Java 组选择了不支持 Node.js 的架构,那么简直是灾难。

微服务的 SDK 基本上和网络通讯相关,下文的网络化可以解决这个问题。


部署

手动拷贝代码到服务器上 》 Docker 化 》 K8s

如果没有 K8s,只是 Docker 的话,部署过程还是很僵硬的。有了 K8s:

  • 自动化的容器部署
  • 按需扩展、收缩和替换
  • Docker 之间的负载均衡
  • 轻松升级版本和一键回滚
  • 认证
  • 服务的发现
  • 基础的服务监控和监控检查

K8s 可以相对轻松地管理成千上万的微服务,但是正如前面提到,因为微服务的语言不通,导致不通微服务在网络层面的功能完整性是不同的(SDK 的支持度不同),产生木桶效应。为了避免这个效应要么增加人员投入到不完善的 SDK 开发当中保持其迭代和稳定,要么聚集大量支持度较高的 SDK 开发者去完成业务工作。其实这个都是在浪费人力资源。


网格化

网格化增加了服务之间通信的便捷性,解决了微服务不同语言 SDK 的差异问题,每个微服务只要聚焦自身的业务而不再需要关心服务之间的熔断、报警等问题。

Istio 构建在 K8s 之上,是网格化概念的一个实现,我就以它为例。

Istio 架构

服务 A 和服务 B 并不直接通信,而是通过代理的方式,这个代理基本上支持 HTTP/1.1、HTTP/2、gRPC 或 TCP 等协议。

Envoy

在 Istio 中默认使用Envoy作为这个代理的实现,我们称之为 Sidecar,把微服务网络通信的 SDK 抽取出来,统一交给这个 Sidecar 管理控制。

主要的功能:

  • HTTP 7 层路由
  • 支持多种通信协议
  • 服务发现和动态配置
  • 健康检查
  • 高级负载均衡
  • 将流量行为和数据提取,转发给 Mixer 组件

原理,K8s 环境中,同一个 Pod 内的不同容器间共享网络栈,使得 Sidecar 可以接管进出这个容器的网络流量。

Pilot

配置和管理 Envoy 代理,比如流量规则、超时、熔断等,将这些信息通过通过 API 转我 Envoy 理解的格式,并广播给它们。

Mixer

Envoy 通信时候,都会向 Mixer 发出预检请求,验证行为的有效性、上报数据等,为了提高性能可以使用缓存和异步提交数据。

主要功能:

  • 策略:Istio 依仗该功能实现限流、黑白名单等功能
  • 遥测:Istio 通过它收集所有的流量数据

Citadel

身份和证书管理

Galley

Galley 是 Istio 的配置验证、提取、处理和分发组件。

实例

官方 Bookinfo 应用,它由 Python、Java、Ruby、Node.js,4 种语言框架组成。实例中实现了多版本切换、金丝雀发布等等。各个模块只要专注在自己的业务领域,不需要关心网络控制。

Bookinfo 应用 架构

网格化逐渐成为未来趋势,很多大厂在对内部系统做大量改造和升级,作为全栈工程师和架构师来说也需要紧跟时代的步伐。

Node.js服务支持多SSR版本(适合测试环境) 简单梳理Node.js创建子进程的方法(下)—— cluster

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