Istio新架构揭秘：环境化Mesh

自问世以来，Istio因其使用Sidecar（可编程代理与应用容器一同部署）而备受认可。

这种架构选择使Istio用户能够享受其好处，而无需对其应用进行 drast 改变。

这些可编程代理，与应用容器紧密部署在一起，因其能够引入Istio的诸多好处而备受赞誉，同时又无需对应用进行重大更改。

但总有改进的空间，现在Istio引入了环境化Mesh，这是其架构的重大演进。

Sidecar模型：优势和限制

传统Istio模型：

Istio在工作负载的Pod中部署Envoy代理作为Sidecar。

Sidecar的优势：

无需重构应用即可享受Istio的功能。

Sidecar的限制：

1、侵入性： Sidecar需要集成到应用中，影响其Kubernetes Pod规格并重定向Pod流量。这经常导致需要重启应用Pod。

2、资源利用不足： 由于每个Sidecar代理专门分配给其配对的工作负载，资源分配可能导致集群效率低下。

3、流量中断： Istio的Sidecar可能对一些应用的流量捕获和HTTP处理造成问题。

环境化Mesh：克服限制

环境化Mesh采用分层方法，分割了Istio的功能：

1、基础层： 一个安全的覆盖层，负责路由和确保流量的零信任安全。

2、上层： 当用户需要访问Istio的广泛功能时，可以启用L7处理，而无需改变应用Pod。

这种方法的优势包括：

允许逐步采用Istio：从无Mesh -> 安全覆盖层 -> 完整的L7处理。•在不同环境模式或带有Sidecar的工作负载之间实现兼容性。

环境化Mesh的工作原理

在Kubernetes集群的每个节点上都有一个共享代理（ztunnel），负责Mesh内的安全连接。

• Ztunnel仅处理L4流量，将Istio的数据平面与应用关注点分离。
• 当命名空间激活环境化模式时，将建立一个零信任覆盖层（具有mTLS、遥测、认证和L4授权）。
• 对于L7功能，命名空间可以部署一个或多个基于Envoy的Waypoint代理。

这些代理可以根据实时流量需求进行自动缩放。

安装环境化Mesh

下载Istio的最新版本，其中包含对环境化Mesh的alpha支持。

安装Kubernetes网关CRDs，在大多数Kubernetes集群上默认未安装

kubectl get crd gateways.gateway.networking.k8s.io &> /dev/null || \
{ kubectl kustomize "github.com/kubernetes-sigs/gateway-api/config/crd/experimental?ref=v0.8.0" | kubectl apply -f -; }

ambient配置文件旨在帮助您开始使用环境化Mesh。

使用上面下载的istioctl命令，在您的Kubernetes集群上安装带有ambient配置文件的Istio：

istioctl install --set profile=ambient --set "components.ingressGateways[0].enabled=true" --set "components.ingressGateways[0].name=istio-ingressgateway" --skip-confirmation

✔ 安装了Istio核心

✔ 安装了Istiod

✔ 安装了CNI

✔ 安装了入口网关

✔ 安装了Ztunnel

✔ 安装完成

使用以下命令验证已安装的组件：

kubectl get pods -n istio-system

名称                                     就绪   状态     重启次数   年龄

istio-cni-node-n9tcd                     1/1    运行中   0          57秒

istio-ingressgateway-5b79b5bb88-897lp    1/1    运行中   0          57秒

istiod-69d4d646cd-26cth                  1/1    运行中   0          67秒

ztunnel-lr7lz                            1/1    运行中   0          69秒

kubectl get daemonset -n istio-system

名称              预期   当前   就绪   最新   可用   节点选择器           年龄

istio-cni-node    1      1      1     1      1      kubernetes.io/os=linux   70秒

ztunnel            1      1      1     1      1      kubernetes.io/os=linux   82秒

安全考虑

环境化Mesh将安全性放在首位：

Ztunnel：

尽管是一个共享资源，但ztunnel将其密钥限制在其节点上的工作负载上，降低风险。

Waypoint代理： 这些共享资源被限制在一个服务账户中，减少了来自受损代理的潜在伤害。

Envoy的作用： 凭借其强大、经过考验的特性，Envoy被认为比它配对的许多应用更安全。

性能和资源影响

资源效率： 环境化Mesh的ztunnel减少了每个工作负载的预留资源。Waypoint代理的动态扩展也确保了资源优化。

延迟问题： 虽然有一种看法认为Waypoint代理可能引入延迟，但Istio认为这能够通过与传统Sidecar模型相比减少的L7处理来平衡。

Sidecar的未来

环境化Mesh的推出并不意味着Sidecar的结束。它们仍然适用于需要专用数据平面资源的情景，比如合规性或性能调整。Istio将继续支持Sidecar，确保它们与环境化Mesh和谐共存。

总之，环境化Mesh代表了服务网格架构迈出的一大步，解决了Sidecar模型的一些挑战，并为用户提供了更多的灵活性和效率。