深入解读Service Mesh背后的技术细节 （2）

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三、以Istio为例解析Service Mesh的技术细节

了解了Service Mesh的大概原理，接下来我们通过一个例子来解析其中的技术细节。

凡是试验过Istio的同学都应该尝试过下面这个BookInfo的例子，不很复杂，但是麻雀虽小五脏俱全。

在这个例子中，我们重点关注ProductPage这个服务，对Reviews服务的调用，这里涉及到路由策略和负载均衡。

Productpage就是个Python程序

productpage是一个简单的用python写的提供restful API的程序。

在里面定义了很多的route，来接收API请求，并做相应的操作。

在需要请求其他服务，例如reviews, ratings的时候，则需要向后方发起restful调用。

从代码可以看出，productpage对于后端的调用，都是通过域名来的。

对于productpage这个程序来讲，他觉得很简单，通过这个域名就可以调用了，既不需要通过服务发现系统获取这个域名，也不需要关心转发，更意识不到自己是部署在kubernetes上的，是否用了service mesh，所以服务之间的通信完全交给了基础设施层。

通过Kubernetes编排productpage

有了productpage程序，接下来就是将他部署到kubernetes上，这里没有什么特殊的，用的就是kubernetes默认的编排文件。

首先定义了一个Deployment，使用bookinfo的容器镜像，然后定义一个Service，用于这个Deployment的服务发现。

通过Kubernetes编排reviews

这个稍微有些复杂，定义了三个Deployment，但是版本号分别为V1, V2, V3，但是label都是app: reviews。

最后定义了一个Service，对应的label是app: reviews，作为这三个Deployment的服务发现。

istioctl对productpage进行定制化之一：嵌入proxy_init作为InitContainer

到目前为止，一切正常，接下来就是见证奇迹的时刻，也即istio有个工具istioctl可以对于yaml文件进行定制化

定制化的第一项就是添加了一个initContainer，这种类型的container可以做一些初始化的工作后，成功退出，kubernetes不会保持他长期运行。

在这个InitContainer里面做什么事情呢？

我们登录进去发现，在这个InitContainer里面运行了一个shell脚本。

就是这个shell脚本在容器里面写入了大量的iptables规则。

首先定义的一条规则是ISTIO_REDIRECT转发链，这条链不分三七二十一，都将网络包转发给envoy的15000端口。

但是一开始这条链没有被挂到iptables默认的几条链中，所以不起作用。

接下来就是在PREROUTING规则中，使用这个转发链，从而进入容器的所有流量，都被先转发到envoy的15000端口。

envoy作为一个代理，已经被配置好了，将请求转发给productpage程序。

productpage程序接受到请求，会转向调用外部的reviews或者ratings，从上面的分析我们知道，productpage只是做普通的域名调用。

当productpage往后端进行调用的时候，就碰到了output链，这个链会使用转发链，将所有出容器的请求都转发到envoy的15000端口。

这样无论是入口的流量，还是出口的流量，全部用envoy做成了汉堡包。

envoy根据服务发现的配置，知道reviews或者ratings如何访问，于是做最终的对外调用。

这个时候iptables规则会对从envoy出去的流量做一个特殊处理，允许他发出去，不再使用上面的output规则。

istioctl对productpage进行定制化之二：嵌入proxy容器作为sidecar

istioctl做的第二项定制化是，嵌入proxy容器作为sidecar。

这个似乎看起来更加复杂，但是进入容器我们可以看到，启动了两个进程。

一个是我们熟悉的envoy，他有一个配置文件是/etc/istio/proxy/envoy-rev0.json

我们再前面讲述envoy的时候说过，有了配置文件，envoy就能够转发了，我们先来看看配置文件里面都有啥。

在这里面配置了envoy的管理端口，等一下我们会通过这个端口查看envoy被pilot下发了哪些转发策略。

然后就是动态资源，也即从各种discovery service去拿转发策略。

还有就是静态资源，也即静态配置的，需要重启才能加载的。

这就是pilot-agent的作用，他是envoy的一个简单的管理器，因为有些静态资源，如果TLS的证书，envoy还不支持动态下发，因而需要重新静态配置，然后pilot-agent负责将envoy进行热重启加载。

好在envoy有良好的热重启机制，重启的时候，会先启动一个备用进程，将转发的统计数据通过shared memory在两个进程间共享。

深入解析pilot的工作机制

Pilot的工作机制展开后如图所示。

istio config是管理员通过管理接口下发的转发规则。

Service Discovery模块对于Kubernetes来讲，就是创建了一个controller来监听Service创建和删除的事件，当service有变化时，会通知pilot，pilot会根据变化更新下发给envoy的规则。

pilot将管理员输入的转发策略配置和服务发现的当前状态，变成pilot自己的数据结构模型，然后暴露成envoy的api，由于是envoy来调用，因而要实现一个服务端，这里有lds, rds, cds, eds。

接下来我们看，在pilot上配置route之后会发生什么？

如图，我们将所有的流量都发给版本1。

我们查看envoy的管理端口，可以看到只配置了reviews的v1。

当我们修改路由为v1和v3比例是五十比五十。

可以看到envoy的管理端口，路由有了两个版本的配置，也对应后端的两个ip地址。

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