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 通信安全： 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） 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 over xDS （https://github.com/istio-ecosystem/consul-mcp） v 通过CRD定义的服务数据

根据变化的资源类型判断需要下发的 xDS资源 • 构建 xDS 资源，下发到连接的 Sidecar10/23 xDS Sidecar 通过动态获取服务信息，对服务的发现 API 被称为 xDS。 • 协议部分（ADS、控制发送的顺序以及返回的确认数据） • 数据部分（CDS、EDS、LDS、RDS、SDS）11/23 资源变化 资源名称 CDS EDS LDS RDS Virtualservices 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， API Gateway，云原生 Ingress 从数据面、控制面两个方面来介绍如何改造17/23 改造方案1 Istio+Envoy • 通过创建 EnvoyFilter 资源来给 xDS 资源打 patch • Envoy 解析 Dubbo 协议中的 Serivce 和 Method • 根据路由策略配置把流量转发到对应的 Provider • 通过WASM扩展 华为云：https://support.huaweicloud.com/

目前常见数据面主要有三种：Envoy、Linkerd、Traefic。Envoy由于高性能和扩展能力前在数据面遥 遥领先。 • Iptables使Pod间出入应用的流量均由Envoy代理，对应用来说完全透明。支持主要常用网路协议 Http1/Http2/Tls/gRPC/Tcp等。 Copyright © Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved. Page 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 • virtualOutbound经过监听过滤器恢复用于原始目标服务，并找到后端处理器处理新连接。 • 后端处理器在配置中指定处理协议，根据协议相关的网络过滤器处理读取到的数据。 到的数据。 • 如果为http协议，再经过请求过滤器处理http协议头部，如路由选择等功能并创建上游连接池 • 将修改及编码后的http消息通过网络发送到对端Envoy的容器网络。 • Iptables识别为入流量则进入virtualInbound端口。 • ORIGINAL_DST恢复原始目标后，根据virtualInbound配置的监听过滤器找到对应的本地服务器地址。并发起localhost的请求。

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 Microservice Application Service Service Service Service Service RedisDestination #IstioCon Aeraki Demo: Dubbo 协议支持 ● Dubbo2Istio 连接 Dubbo 服务注册表，支持： ○ ZooKeeper ○ Nacos ○ Etcd ● Aeraki Dubbo Plugin 实现了控制面的管理，支持 下述能力： ○ 流量管理： ■ 七层（请求级别）负载均衡 ■ 地域感知负载均衡 ■ #IstioCon What’s next？ 现阶段协议扩展方案面临的挑战： ● 在 Mesh 中支持一个七层协议的工作量较大： ○ 数据面：编写一个 Envoy filter 插件——流量管理（RDS、 负载均衡、熔断、流量镜像、故障注入等）、编解码 ○ 控制面：编写一个 Aeraki 插件——运维/流量管理策略 ● 非 HTTP 协议缺少 RDS 支持： ○ Listener 内嵌路由 ○ 修改内嵌路由后，Envoy

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 源占用以及极低的维护成本 •规范 标准的istio规范操作，实时反映真实集群状态，告别terminal。 •便捷 一键安装，UI操作，流量策略模板复用，批量设置 •多集群支持，零成本接入 流量视图提供统一的拓扑图界面，让您的视角可以统揽全局 •附加组件 •Jaeger，为SolarMesh提供分布式链路追踪的能力 •Grafana，为SolarMesh提供流量的实时仪表盘 无需重启 秒级切换 Copyright © 2021 Cloud To Go Envoy 支持用于网络管道和 HTTP 管道（HTTP 过滤器）的 Wasm 过滤器。这意味着您可以使用 Wasm 为Sidecar编写逻辑。 Copyright © 2021 Cloud To Go 虚拟机支持 ü 让虚拟机成为集群的一部分 ü 流量视图 ”看到” 虚拟机应用 ü 让虚拟机和集群享受同样的服务治理

百度APP基于Istio实现 基础架构升级 许超 #IstioCon 背景 l 核心业务线已完成微服务改造，数万个微服务对架构服务治理能力提出了更高的要求。 l 高级架构能力能否多语言、多框架支持？ l 运维架构能力是否具备可移植性？是否能低成本复制新的产品线？ l 可观测性不足，是否有通用机制提升产品线可观测性？ Ø 部分模块上下游超时配置不合理，超时倒挂，集中管理调整成本比较高。 Mesh价值 1. 优秀策略支持给业务方跨语言跨框架使用。 2. 支持LocalityAware Plus负载均衡策略，提 升单点容错能力。 业务价值 降低业务因Redis回退引发的雪崩问题。（业务层RPC 框架Retry策略托管到Mesh，通过平响分位值动态抑 制BP请求） Mesh价值 1. 业务无需代码改动即可开启，在线调整backup超时 分位值、熔断阈值。 2. 支持动态调整配置参数，对接智能调参系统。

• 在FreeWheel，我们已经有一套复杂的自定义认证、授权机制，为了 充分利用Istio，我们通过扩展Istio来整合这些系统，涉及两方面： • 扩展Sidecar：加入认证支持，提供了对业务系统的认证支持，将用 户相关信息以header的形式传入mesh，后续的授权、监控、限流 都可以用Istio原生的机制来完成 • 扩展Mixer：选择一部分流量来应用对应的授权逻辑 FreeWheel的Istio实践 istio-system/istio-sidecar- injector 这个ConfigMap，加入自定 义反向代理 FreeWheel的Istio实践 • 通过在Sidecar中增加FreeWheel自定义认证支持，下游可以充分利用 Istio提供的授权、限流、监控接口，不过要注意Sidecar也有一些小坑 ： • Sidecar没有k8s自动注入的secret，也无法通过容器内环境变量自 动建立mas 的，如果需要劫持需要添加额 外的annotation 扩展Mixer接入授权 • 右图为Mixer的基本原理，Template 是对Proxy上报的Attribute的特定处 理机制的框架，支持四类： • Preprocess: 汇总流量相关元数据 和环境（k8s）相关的元数据 • Report: 上报数据 • Check: 决策是否允许当前访问 • Quota: 决策容量是否足够

重复创建并占用大量资源22/25 Knative 当前瓶颈 FAAS 实践进展 • 还未发布 Production-ready 版本 • Queue-proxy 过重 • 冷启动时间亟待优化 • 支持代码级更新？23/25 展望-推动组织变革 FAAS 实践进展24/25 总结 FAAS 实践进展 • 深入掌握后可谨慎使用 • 可能颠覆组织和职能的运作方式，推进需要技巧 • 目前社

水流程两个实例并存的阶段 • 能够对整个热升级流程中的镜像替换进行控制 • 更强大的生命周期管理组件 • 对需要热升级的Pod注入两个Container，Sidecar & Empty • 支持对热升级过程中Sidecar Container生命周期进行管理 实现热升级 Implement Hot-Upgrade 8 • Envoy热重启参数的协商 • PilotAgent需要使用

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 Eureka 集成和定制 ACL 日志 配额 Consul 功能 扩展 Istio总体架构 Istio & Kubernetes：架构结合