云原生服务网格Istio：原理、实践、架构与源码解析

图书标准信息

• 作者 张超盟、章鑫、徐中虎、徐飞 编
• 出版社 电子工业出版社
• 出版时间 2019-07
• ISBN 9787121366536
• 定价 139.00元
• 装帧 平装
• 开本 16开
• 纸张 胶版纸
• 页数 628页

【内容简介】

《云原生服务网格Istio：原理、实践、架构与源码解析》分为原理篇、实践篇、架构篇和源码篇，由浅入深地将Istio项目庖丁解牛并呈现给读者。原理篇介绍了服务网格技术与Istio项目的技术背景、设计理念与功能原理，能够帮助读者了解服务网格这一云原生领域的标志性技术，掌握Istio流量治理、策略与遥测和安全功能的使用方法。实践篇从零开始搭建Istio运行环境并完成一个真实应用的开发、交付、上线监控与治理的完整过程，能够帮助读者熟悉Istio的功能并加深对Istio的理解。架构篇剖析了Istio项目的三大核心子项目Pilot、Mixer、Citadel的详细架构，帮助读者熟悉Envoy、Galley、Pilot-agent等相关项目，并挖掘Istio代码背后的设计与实现思想。源码篇对Istio各个项目的代码结构、文件组织、核心流程、主要数据结构及各主要代码片段等关键内容都进行了详细介绍，读者只需具备一定的Go语言基础，便可快速掌握Istio各部分的实现原理，并根据自己的兴趣深入了解某一关键机制的完整实现。本书提供源码下载，参见http://github.com/cloudnativebooks/cloud-native-istio。

 

无论是对于刚入门Istio的读者，还是对于已经在产品中使用Istio的读者，本书都极具参考价值。

【作者简介】

张超盟

 

华为云应用服务网格首席架构师，拥有10年以上软件研发经验，先后负责华为云PaaS容器应用运维、微服务平台、云服务目录、服务网格等产品架构设计与开发工作，在容器服务、微服务架构、大数据、应用性能管理、数据库中间件及DevOps工具等多个领域有深入的研究与实践。开源爱好者，Istio社区成员。曾就职于Trend Micro和中铁一局。

 

 

 

章鑫

 

华为云应用服务网格首席系统工程师， 拥有10年以上IT从业经验，先后参与华为云PaaS运维平台、容器自动化运维工 具、服务网格等产品设计与开发，主导了多个服务网格项目的落地与实施工作。Istio社区成员，对于Pilot、Mixer等多个组 件 的 调 优 有 丰 富 的 经 验。曾 在VIA-Telecom和Nokia担任研发专家。

 

 

 

徐中虎

 

华为云原生开源团队核心成员，Istio社区Approver，Kubernetes项目核心贡献者，现 聚 焦 于Cloud Native、Docker、Kubernetes、Service Mesh等领域，对分布式系统性能优化、高可靠、可扩展等有深入的研究。曾就职于网易、Nokia。

 

 

 

徐飞

 

华为云原生开源团队核心成员，Istio社区Approver，Kubernetes、Federation、Kubeflow、Virtual-Kubelet社区项目成员及核心贡献者，浙江大学硕士。从2015年开始参与容器平台的设计与开发，并参与上游社区的贡献。

 

 

 

华为云原生团队

 

华为云原生团队创建于2013年，是国内较早参与云原生这一技术领域的团队之一。作为CNCF（云原生计算基金会）的初创成员和白金会员，华为在容器、服务网格、微服务等云原生技术领域都有着深厚的造诣，拥有10多名CNCF开源项目维护者，在Kubernetes、Istio等核心开源项目上的贡献位居全球前列。华为云也提供了基于CNCF开源项目所打造的商业化云原生系列产品，包括云容器引擎、云容器实例、应用服务网格、容器交付流水线等。

 

华为云原生团队致力于云原生技术在国内的普及与推广，通过“容器魔方”官方微信公众号，以及与CNCF联合打造的Cloud Native Days China（CNDC）Meetup、Cloud Native Lives云原生技术在线直播、线下CKA培训等活动，推动了国内云原生技术的学习与交流热潮。此次打造的华为云原生技术丛书，内容涵盖以CNCF项目为主的多个云原生技术热点，可为广大云原生技术爱好者提供详尽、专业、及时的原理讲解与技术剖析。

 

【目录】

原 理 篇

 

第1章  你好，Istio  2

 

1.1  Istio是什么  2

 

1.2  通过示例看看Istio能做什么  4

 

1.3  Istio与服务治理  6

 

1.3.1  关于微服务  6

 

1.3.2  服务治理的三种形态  8

 

1.3.3  Istio不只解决了微服务问题  10

 

1.4  Istio与服务网格  11

 

1.4.1  时代选择服务网格  11

 

1.4.2  服务网格选择Istio  14

 

1.5  Istio与Kubernetes  15

 

1.5.1  Istio，Kubernetes的好帮手  16

 

1.5.2  Kubernetes，Istio的好基座  18

 

1.6  本章总结  20

 

第2章  Istio架构概述  21

 

2.1  Istio的工作机制  21

 

2.2  Istio的服务模型  23

 

2.2.1  Istio的服务  24

 

2.2.2  Istio的服务版本  26

 

2.2.3  Istio的服务实例  28

 

2.3  Istio的主要组件  30

 

2.3.1  istio-pilot  30

 

2.3.2  istio-telemetry  32

 

2.3.3  istio-policy  33

 

2.3.4  istio-citadel  34

 

2.3.5  istio-galley  34

 

2.3.6  istio-sidecar-injector  35

 

2.3.7  istio-proxy  35

 

2.3.8  istio-ingressgateway  36

 

2.3.9  其他组件  37

 

2.4  本章总结  37

 

第3章  非侵入的流量治理  38

 

3.1  Istio流量治理的原理  38

 

3.1.1  负载均衡  39

 

3.1.2  服务熔断  41

 

3.1.3  故障注入  48

 

3.1.4  灰度发布  49

 

3.1.5  服务访问入口  54

 

3.1.6  外部接入服务治理  56

 

3.2  Istio路由规则配置：VirtualService  59

 

3.2.1  路由规则配置示例  59

 

3.2.2  路由规则定义  60

 

3.2.3  HTTP路由（HTTPRoute）  63

 

3.2.4  TLS路由（TLSRoute）  78

 

3.2.5  TCP路由（TCPRoute）  81

 

3.2.6  三种协议路由规则的对比  83

 

3.2.7  VirtualService的典型应用  84

 

3.3  Istio目标规则配置：DestinationRule  89

 

3.3.1  DestinationRule配置示例  90

 

3.3.2  DestinationRule规则定义  90

 

3.3.3  DestinationRule的典型应用  103

 

3.4  Istio服务网关配置：Gateway  107

 

3.4.1  Gateway配置示例  108

 

3.4.2  Gateway规则定义  109

 

3.4.3  Gateway的典型应用  112

 

3.5  Istio外部服务配置：ServiceEntry  120

 

3.5.1  ServiceEntry配置示例  120

 

3.5.2  ServiceEntry规则的定义和用法  121

 

3.5.3  ServiceEntry的典型应用  123

 

3.6  Istio代理规则配置：Sidecar  126

 

3.6.1  Sidecar配置示例  126

 

3.6.2  Sidecar规则定义  126

 

3.7  本章总结  129

 

第4章  可扩展的策略和遥测  131

 

4.1  Istio策略和遥测的原理  131

 

4.1.1  应用场景  131

 

4.1.2  工作原理  136

 

4.1.3  属性  137

 

4.1.4  Mixer的配置模型  140

 

4.2  Istio遥测适配器配置  147

 

4.2.1  Prometheus适配器  148

 

4.2.2  Fluentd适配器  155

 

4.2.3  StatsD适配器  159

 

4.2.4  Stdio适配器  161

 

4.2.5  Zipkin适配器  163

 

4.2.6  厂商适配器  168

 

4.3  Istio策略适配器配置  169

 

4.3.1  List适配器  169

 

4.3.2  Denier适配器  171

 

4.3.3  Memory Quota适配器  172

 

4.3.4  Redis Quota适配器  175

 

4.4  Kubernetes Env适配器配置  178

 

4.5  本章总结  181

 

第5章  可插拔的服务安全  182

 

5.1  Istio服务安全的原理  182

 

5.1.1  认证  185

 

5.1.2  授权  189

 

5.1.3  密钥证书管理  192

 

5.2  Istio服务认证配置  193

 

5.2.1  认证策略配置示例  193

 

5.2.2  认证策略的定义  194

 

5.2.3  TLS访问配置  196

 

5.2.4  认证策略的典型应用  200

 

5.3  Istio服务授权配置  202

 

5.3.1  授权启用配置  202

 

5.3.2  授权策略配置  203

 

5.3.3  授权策略的典型应用  207

 

5.4  本章总结  210

 

第6章  透明的Sidecar机制  211

 

6.1  Sidecar注入  211

 

6.1.1  Sidecar Injector自动注入的原理  214

 

6.1.2  Sidecar注入的实现  216

 

6.2  Sidecar流量拦截  219

 

6.2.1  iptables的基本原理  220

 

6.2.2  iptables的规则设置  223

 

6.2.3  流量拦截原理  224

 

6.3  本章总结  228

 

第7章  多集群服务治理  230

 

7.1  Istio多集群服务治理  230

 

7.1.1  Istio多集群的相关概念  230

 

7.1.2  Istio多集群服务治理现状  231

 

7.2  多集群模式1：多控制面  232

 

7.2.1  服务DNS解析的原理  233

 

7.2.2  Gateway连接的原理  237

 

7.3  多集群模式2：VPN直连单控制面  238

 

7.4  多集群模式3：集群感知服务路由单控制面  240

 

7.5  本章总结  246

 

 

 

实 践 篇

 

第8章  环境准备  248

 

8.1  在本地搭建Istio环境  248

 

8.1.1  安装Kubernetes集群  248

 

8.1.2  安装Helm  249

 

8.1.3  安装Istio  250

 

8.2  在公有云上使用Istio  253

 

8.3  尝鲜Istio命令行  255

 

8.4  应用示例  257

 

8.4.1  Weather Forecast简介  257

 

8.4.2  Weather Forecast部署  258

 

8.5  本章总结  259

 

第9章  流量监控  260

 

9.1  预先准备：安装插件  260

 

9.2  调用链跟踪  261

 

9.3  指标监控  265

 

9.3.1  Prometheus  265

 

9.3.2  Grafana  268

 

9.4  服务网格监控  273

 

9.5  本章总结  277

 

第10章  灰度发布  278

 

10.1  预先准备：将所有流量都路由到各个服务的v1版本  278

 

10.2  基于流量比例的路由  279

 

10.3  基于请求内容的路由  283

 

10.4  组合条件路由  284

 

10.5  多服务灰度发布  286

 

10.6  TCP服务灰度发布  288

 

10.7  自动化灰度发布  290

 

10.7.1  正常发布  291

 

10.7.2  异常发布  294

 

第11章  流量治理  296

 

11.1  流量负载均衡  296

 

11.1.1  ROUND_ROBIN模式  296

 

11.1.2  RANDOM模式  298

 

11.2  会话保持  299

 

11.2.1  实战目标  300

 

11.2.2  实战演练  300

 

11.3  故障注入  301

 

11.3.1  延迟注入  301

 

11.3.2  中断注入  303

 

11.4  超时  304

 

11.5  重试  306

 

11.6  HTTP重定向  308

 

11.7  HTTP重写  309

 

11.8  熔断  310

 

11.9  限流  313

 

11.9.1  普通方式  314

 

11.9.2  条件方式  315

 

11.10  服务隔离  317

 

11.10.1  实战目标  317

 

11.10.2  实战演练  317

 

11.11  影子测试  319

 

11.12  本章总结  322

 

第12章  服务保护  323

 

12.1  网关加密  323

 

12.1.1  单向TLS网关  323

 

12.1.2  双向TLS网关  326

 

12.1.3  用SDS加密网关  328

 

12.2  访问控制  331

 

12.2.1  黑名单  331

 

12.2.2  白名单  332

 

12.3  认证  334

 

12.3.1  实战目标  334

 

12.3.2  实战演练  334

 

12.4  授权  336

 

12.4.1  命名空间级别的访问控制  336

 

12.4.2  服务级别的访问控制  339

 

12.5  本章总结  341

 

第13章  多集群管理  342

 

13.1  实战目标  342

 

13.2  实战演练  342

 

13.3  本章总结  350

 

 

 

架 构 篇

 

第14章  司令官Pilot  352

 

14.1  Pilot的架构  352

 

14.1.1  Istio的服务模型  354

 

14.1.2  xDS协议  356

 

14.2  Pilot的工作流程  360

 

14.2.1  Pilot的启动与初始化  361

 

14.2.2  服务发现  363

 

14.2.3  配置规则发现  368

 

14.2.4  Envoy的配置分发  376

 

14.3  Pilot的插件  383

 

14.3.1  安全插件  385

 

14.3.2  健康检查插件  390

 

14.3.3  Mixer插件  391

 

14.4  Pilot的设计亮点  392

 

14.4.1  三级缓存优化  392

 

14.4.2  去抖动分发  393

 

14.4.3  增量EDS  394

 

14.4.4  资源隔离  395

 

14.5  本章总结  396

 

第15章  守护神Mixer  397

 

15.1  Mixer的整体架构  397

 

15.2  Mixer的服务模型  398

 

15.2.1  Template  399

 

15.2.2  Adapter  401

 

15.3  Mixer的工作流程  403

 

15.3.1  启动初始化  403

 

15.3.2  用户配置信息规则处理  409

 

15.3.3  访问策略的执行  416

 

15.3.4  无侵入遥测  421

 

15.4  Mixer的设计亮点  423

 

15.5  如何开发Mixer Adapter  424

 

15.6  本章总结  438

 

第16章  安全碉堡Citadel  439

 

16.1  Citadel的架构  439

 

16.2  Citadel的工作流程  441

 

16.3  本章总结  449

 

第17章  高性能代理Envoy  450

 

17.1  Envoy的架构  450

 

17.2  Envoy的特性  451

 

17.3  Envoy的模块结构  452

 

17.4  Envoy的线程模型  453

 

17.5  Envoy的内存管理  455

 

17.6  Envoy的流量控制  456

 

17.7  Envoy与Istio的配合  457

 

17.3  本章总结  459

 

第18章  代理守护进程Pilot-agent  460

 

18.1  为什么需要Pilot-agent  461

 

18.2  Pilot-agent的工作流程  461

 

18.3  本章总结  468

 

第19章  配置中心Galley  469

 

19.1  Galley的架构  469

 

19.2  Galley的工作流程  471

 

19.3  本章总结  482

 

 

 

源 码 篇

 

第20章  Pilot源码解析  484

 

20.1  进程启动流程  484

 

20.2  关键代码分析  486

 

20.3  本章总结  514

 

第21章  Mixer源码解析  515

 

21.1  进程启动流程  515

 

21.2  关键代码分析  5201

 

21.3  本章总结  543

 

第22章  Citadel源码解析  544

 

22.1  进程启动流程  544

 

22.2  关键代码分析  548

 

22.3  本章总结  558

 

第23章  Envoy源码解析  559

 

23.1  Envoy的初始化  559

 

23.2  Envoy的运行和建立新连接  564

 

23.3  Envoy对数据的读取、接收及处理  567

 

23.4  Envoy发送数据到服务端  570

 

23.5  本章总结  573

 

第24章  Galley源码解析  574

 

24.1  进程启动流程  574

 

24.2  关键代码分析  580

 

24.3  本章总结  589

 

结语  590

 

附录A  源码仓库介绍  592

 

附录B  实践经验和总结  598

 

 

**篇幅限制，完整目录请见本书**