为什么K8s需要服务网格Istio？

什么是Kubernetes服务网格

Kubernetes服务网格是一种工具，用于在平台级别而非应用级别为应用程序注入可观测性、可靠性和安全性功能。Kubernetes和微服务的兴起推动了人们对这项技术的兴趣，许多组织都采用了Kubernetes服务网格解决方案。

微服务架构高度依赖于网络，而服务网格可以管理应用程序服务之间的流量。虽然也有其他管理网络流量的方法，但这些方法需要手动执行易错的任务，会给DevOps团队带来了更多的操作负担，而服务网格则避免了这种劣势。

Kubernetes服务网格通常会被实现为一组网络代理，这些代理作为边车（sidecar）容器与应用程序容器部署在同一pod中。边车代理作为服务网格功能的入口点，管理容器化微服务之间的通信。Kubernetes服务网格包括控制平面和数据平面，其中数据平面就是由代理组成的。

服务网格架构和Kubernetes随着云原生应用的兴起而出现，一个应用程序可能由数百个容器化服务组成，而每个服务可能有数千个实例。这些实例会迅速变化，需要动态调度，这正是Kubernetes所擅长的。

什么是Istio

Istio是一种服务网格技术，管理基于容器或虚拟机工作负载之间的服务交互，它允许开发人员无论使用何种供应商或平台，都能安全地连接、运行、控制和监控分布式微服务架构。

Istio是开源且独立的，因此它可以在任何平台上使用，但是当与Kubernetes结合时，会发生最奇妙的化学反应。将两者结合使用，可以在网络和应用层面确保服务间和Pod间的通信安全。

与Istio集成扩展了容器编排软件的功能，Kubernetes可以处理微服务等多容器工作负载，但不具备故障处理和流量管理等功能，而Istio弥补了这一短板，可以创建了更高效、更可靠的系统。

在Kubernetes中使用Istio的好处

Istio使组织能够大规模地交付去中心化应用，它有助于简化网络操作，如服务间流量管理、加密、授权、故障排除和审计。

除了纯Kubernetes提供的功能外，Istio还提供了以下能力：

云原生应用安全，可以专注于应用级别的安全，利用强大的基于身份的授权、身份验证和加密。
高效的流量管理，通过使用丰富的路由规则、故障转移、重试和错误注入，实现对流量和网络行为的精细控制。在生产后测试中，Chaos Monkey集成能够让SRE注入故障和延迟，以提高系统的韧性。
服务网格监控，Istio提供了服务级别的可观测性，以便运维人员能够跟踪、监控和排查问题。没有低细粒度的细节，瓶颈问题可能需要很长时间才能定位解决。服务网格使得禁用故障服务或副本以及维护API响应变得更加容易。
轻松部署，在Kubernetes中部署Istio变得非常容易。
简化的负载均衡，高级功能可以自动执行负载均衡，提供基于客户端的路由，并支持金丝雀部署。
策略执行，Istio通过其配置API和策略层来支持访问控制、配额和速率限制等策略的执行。

Istio 的工作原理

以下是 Istio 核心功能的概述。

流量管理

Istio 的流量管理 API 可以在细粒度级别管理服务网格的流量。你可以使用这个 API 添加流量配置，并使用 Kubernetes 自定义资源（CRDs）定义 API 资源。用于控制流量路由的主要 API 资源包括目标规则和虚拟服务。

目标规则有助于控制到特定目标的流量，例如，根据版本对服务实例进行分类。虚拟服务允许你配置 Istio 服务网格中服务的请求路由，它们由一个或多个按顺序评估的路由规则组成。在评估虚拟服务的路由规则后，即可以应用目标规则。

安全性

Istio 的安全性要求为每个服务分配一个强大的身份。Envoy 代理与 Istio 代理一起运行，使用 istiod 自动轮换证书和密钥。

Istio 提供了两种身份验证选项：请求身份验证和对等身份验证。请求身份验证允许最终用户进行身份验证，Istio 通过 JSON Web Tokens (JWTs) 和自定义或基于 OIDC 的身份验证程序进行验证。对等身份验证允许服务之间进行身份验证，Istio 提供了一个完整的双向 TLS 解决方案。

Istio 允许你通过应用授权策略来控制对服务的访问。授权策略通过 Envoy 代理对入站流量执行访问控制。它们允许你在不同级别上强制执行访问控制，例如在整个网格级别、命名空间级别或服务级别。