Istio最佳实战

定　　价：138 元

• 作者：（美）Christian Posta（克里斯汀·波斯塔），Rinor Maloku（里诺·马洛库)
• 出版时间：2023/6/1
• ISBN：9787121457395
• 出 版 社：电子工业出版社

• 中图法分类：TP368.5 
• 页码：456
• 版次：01
• 开本：16开

内容简介

Istio作为服务网格技术最具代表性的产品，历经多年发展已日渐成熟，并受到越来越多开发者的青睐。本书以 Istio 服务网格为核心，内容包括基本概念、核心功能、运维、企业级落地四大部分，从基本的安装部署到功能实践，从底层原理分析到故障排查，从进阶操作到企业级实战，由浅入深地介绍了 Istio 服务网格的各个方面。本书适合正在使用或关注 Istio 的开发工程师、运维工程师、架构师等云原生领域从业者阅读。无论你是服务网格技术的初学者，还是该领域的专家，都能从本书中寻找到有借鉴意义的理论及实践指导。

作者介绍

Christian Posta（@christianposta）是 Solo.io 公司副总裁，全球领域首席技术官。他在云原生社区中以作家、博主、演说家，以及服务网格和云原生生态中各种开源项目的贡献者身份而闻名。Christian 曾在传统企业和大型互联网公司工作过，现在帮助组织创建和部署大规模的、云原生的、弹性的分布式架构。他擅长指导、培训和领导团队在分布式系统概念、微服务、DevOps 和云原生应用程序设计方面取得成功。Rinor Maloku（@rinormaloku）是 Solo.io 公司的工程师。他为采用应用网络解决方案（如服务网格）的客户提供咨询服务。此前，他在 Red Hat 公司工作，在那里，他开发了中间件软件，使研发团队能够确保其服务的高可用性。作为一名自由职业者，他服务了多位 DAX 30 成员，以充分利用云计算技术的潜力。
马若飞，就职于飞维美地（FreeWheel）北京研发中心，担任首席工程师，主要负责微服务架构设计和云原生落地工作。《Istio实战指南》作者，极客时间《Service Mesh实战》专栏作者，《云原生应用架构：微服务开发最佳实践》主要作者，人民邮电出版社IT专业图书专家顾问，ServiceMesher技术社区和云原生社区管理委员会成员。发表、翻译多篇云原生领域前沿技术文章，热衷于技术分享。宋净超（Jimmy Song），Tetrate 布道师，云原生社区创始人，蚂蚁集团前云原生布道师及开源管理负责人，电子工业出版社图书出品人，独立撰稿人。Kubernetes 、Istio 等开源技术的早期使用及推广者。著有《未来架构：从服务化到云原生》《深入理解Istio：云原生服务网格进阶实战》，参与过多部作品的翻译工作。罗广明，字节跳动服务框架团队架构师，云原生社区管理委员会成员、北京站站长。先后在爱立信、百度从事云原生、微服务及开源相关工作，后加入字节跳动，负责 CloudWeGo 等微服务项目开源相关工作。长期关注云原生 & 微服务领域前沿技术、架构演进及标准化进程。

目 录

第 1 部分　理解 Istio

1　Istio 服务网格......................................................................... 2
1.1　快速迭代带来的挑战 ...................................................................................... 3
1.1.1　不可靠的云基础设施 .......................................................................... 5
1.1.2　服务通信需要弹性 .............................................................................. 6
1.1.3　实时可观测性 ...................................................................................... 6
1.2　使用应用程序库解决问题 .............................................................................. 7
1.3　基础设施的解决思路 ...................................................................................... 9
1.3.1　应用程序感知服务代理 ...................................................................... 9
1.3.2　认识 Envoy 代理 ................................................................................ 10
1.4　什么是服务网格 ............................................................................................ 11
1.5 Istio 服务网格简介 ........................................................................................ 13
1.5.1　服务网格与企业服务总线的关系 .................................................... 14
1.5.2　服务网格与 API 网关的关系 ............................................................ 16
1.5.3　在非微服务架构中使用 Istio ............................................................ 17
1.5.4　在分布式架构中使用 Istio ................................................................ 18
1.5.5　使用服务网格的缺点 ........................................................................ 19
本章小结 ................................................................................................................. 19

2　Istio 的第一步.......................................................................21
2.1　在 Kubernetes 上部署 Istio ............................................................................ 21
2.1.1　使用 Docker Desktop 来演示样例 .................................................... 22
2.1.2　获取 Istio 发行版 ............................................................................... 22
2.1.3　将 Istio 组件安装到 Kubernetes 中 ................................................... 24
2.2　了解 Istio 控制平面 ....................................................................................... 25
2.2.1 istiod 简介 .......................................................................................... 26
2.2.2　入口网关和出口网关 ........................................................................ 30
2.3　在服务网格中部署你的第一个应用程序 .................................................... 31
2.4 Istio 的可观测性、弹性和流量路由 ............................................................ 36
2.4.1 Istio 与可观测性 ................................................................................ 37
2.4.2 Istio 与弹性 ........................................................................................ 44
2.4.3 Istio 与流量路由 ................................................................................ 46
本章小结 ................................................................................................................. 50

3　Istio 的数据平面 ：Envoy .......................................................51
3.1　什么是 Envoy 代理 ........................................................................................ 51
3.1.1 Envoy 的核心功能 ............................................................................. 53
3.1.2 Envoy 与其他代理的比较 ................................................................. 58
3.2　配置 Envoy ..................................................................................................... 58
3.2.1　静态配置 ............................................................................................ 58
3.2.2　动态配置 ............................................................................................ 60
3.3 Envoy 实战 ..................................................................................................... 61
3.3.1 Envoy 的 Admin API ......................................................................... 65
3.3.2 Envoy 的请求重试 ............................................................................. 66
3.4 Envoy 与 Istio 的融合 .................................................................................... 67
本章小结 ................................................................................................................. 69

第 2 部分　保护、观察和控制服务网格中的流量

4　Istio 网关 ：将流量导入集群....................................................72
4.1　流量入口概念 ................................................................................................ 73
4.1.1　虚拟 IP 地址 ：简化服务访问 ........................................................... 73
4.1.2　虚拟主机 ：来自单个接入点的多个服务 ........................................ 75
4.2 Istio 入口网关 ................................................................................................ 75
4.2.1　声明 Gateway 资源 ............................................................................ 77
4.2.2　虚拟服务的网关路由 ........................................................................ 79
4.2.3　流量整体视图 .................................................................................... 82
4.2.4　对比 Istio 入口网关与 Kubernetes Ingress ....................................... 82
4.2.5　对比 Istio 入口网关与 API 网关 ....................................................... 83
4.3　保护网关流量 ................................................................................................ 83
4.3.1　使用 TLS 的 HTTP 流量 ................................................................... 84
4.3.2　将 HTTP 重定向到 HTTPS ............................................................... 88
4.3.3　使用 mTLS 的 HTTP 通信 ................................................................ 89
4.3.4　为多个虚拟主机提供 TLS 服务 ....................................................... 92
4.4 TCP 流量 ........................................................................................................ 93
4.4.1　在 Istio 网关上暴露 TCP 端口 .......................................................... 94
4.4.2　使用 SNI 直通的流量路由 ................................................................ 96
4.5　网关使用建议 ................................................................................................ 99
4.5.1　拆分网关的职能 ................................................................................ 99
4.5.2　网关注入 .......................................................................................... 101
4.5.3　入口网关访问日志 .......................................................................... 102
4.5.4　减少网关配置 .................................................................................. 103
本章小结 ............................................................................................................... 104

5　流量控制 ：细粒度流量路由 .................................................. 105
5.1　减少部署新代码带来的风险 ...................................................................... 105
5.2 Istio 的请求路由 .......................................................................................... 109
5.2.1　清理工作空间 .................................................................................. 109
5.2.2　部署 catalog 服务的 v1 版本 ........................................................... 110
5.2.3　部署 catalog 服务的 v2 版本 ............................................................111
5.2.4　将所有流量路由到 catalog 服务的 v1 版本 ................................... 112
5.2.5　将特定请求路由到 v2 版本 ............................................................ 114
5.2.6　在调用链路内部进行路由 .............................................................. 115
5.3　流量迁移 ...................................................................................................... 117
5.4　进一步降低风险 ：流量镜像 ...................................................................... 125
5.5　使用 Istio 的服务发现路由到集群外部的服务 ......................................... 127
本章小结 ............................................................................................................... 131

6　弹性 ：应对应用程序的网络挑战............................................ 132
6.1　实现应用程序的弹性 .................................................................................. 132
6.1.1　为应用程序库构建弹性能力 .......................................................... 133
6.1.2　使用 Istio 解决弹性问题 ................................................................. 134
6.1.3　实现去中心化的弹性能力 .............................................................. 134
6.2　客户端负载均衡 .......................................................................................... 135
6.2.1　开始使用客户端负载均衡 .............................................................. 136
6.2.2　构建应用场景 .................................................................................. 138
6.2.3　测试不同的客户端负载均衡策略 .................................................. 139
6.2.4　理解负载均衡算法的差异 .............................................................. 144
6.3　位置感知负载均衡 ...................................................................................... 144
6.3.1　位置感知负载均衡实验 .................................................................. 145
6.3.2　利用加权分布对位置感知负载均衡进行更多的控制 .................. 149
6.4　透明的超时和重试 ...................................................................................... 152
6.4.1　超时 .................................................................................................. 152
6.4.2　重试 .................................................................................................. 154
6.4.3　高级重试 .......................................................................................... 160
6.5 Istio 中的熔断 .............................................................................................. 162
6.5.1　利用连接池设置防止服务过慢 ...................................................... 163
6.5.2　利用异常点检测剔除不健康的服务 .............................................. 169
本章小结 ............................................................................................................... 172

7　可观测性 ：理解服务的行为 .................................................. 174
7.1　什么是可观测性 .......................................................................................... 175
7.1.1　可观测性与监控 .............................................................................. 175
7.1.2 Istio 如何帮助实现可观测性 .......................................................... 176
7.2　探索 Istio 的指标 ......................................................................................... 176
7.2.1　数据平面指标 .................................................................................. 177
7.2.2　控制平面指标 .................................................................................. 182
7.3　使用 Prometheus 抓取 Istio 指标 ................................................................ 184
7.3.1　安装 Prometheus 和 Grafana ........................................................... 186
7.3.2　配置 Prometheus Operator 抓取 Istio 控制平面和工作负载的指标 ... 187
7.4　自定义 Istio 标准指标 ................................................................................. 190
7.4.1　配置现有的指标 .............................................................................. 193
7.4.2　创建新指标 ...................................................................................... 197
7.4.3　使用新属性分组调用 ...................................................................... 199
本章小结 ............................................................................................................... 201

8　可观测性 ：使用 Grafana、Jaeger 和 Kiali 观察网络行为........... 202
8.1　使用 Grafana 观察 Istio 服务和控制平面指标 .......................................... 202
8.1.1　安装 Istio 的 Grafana 仪表板 .......................................................... 203
8.1.2　查看控制平面指标 .......................................................................... 205
8.1.3　查看数据平面指标 .......................................................................... 206
8.2　分布式追踪 .................................................................................................. 206
8.2.1　分布式追踪是怎么工作的 .............................................................. 207
8.2.2　安装分布式追踪系统 ...................................................................... 209
8.2.3　配置 Istio 实现分布式追踪 ............................................................. 210
8.2.4　查看分布式追踪数据 ...................................................................... 213
8.2.5　追踪采样、强制追踪和自定义标签 .............................................. 214
8.3　使用 Kiali 观察服务网格 ............................................................................ 220
8.3.1　安装 Kiali ......................................................................................... 220
8.3.2　结论 .................................................................................................. 225
本章小结 ............................................................................................................... 225

9　确保微服务通信安全............................................................227
9.1　应用程序网络安全需求 .............................................................................. 227
9.1.1　服务间认证 ...................................................................................... 228
9.1.2　终端用户认证 .................................................................................. 228
9.1.3　授权 .................................................................................................. 228
9.1.4　单体和微服务应用的安全比较 ...................................................... 228
9.1.5 Istio 如何实现 SPIFFE .................................................................... 230
9.1.6 Istio 安全简述 .................................................................................. 230
9.2　自动 mTLS ................................................................................................... 231
9.2.1　安装环境 .......................................................................................... 232
9.2.2　理解 Istio 的对等认证 ..................................................................... 233
9.3　授权服务间流量 .......................................................................................... 238
9.3.1　了解 Istio 中的授权 ......................................................................... 239
9.3.2　设置工作区 ...................................................................................... 240
9.3.3　当策略被应用于工作负载时行为的变化 ...................................... 241
9.3.4　默认使用一个全局策略拒绝所有请求 .......................................... 242
9.3.5　允许来自单一命名空间的请求 ...................................................... 243
9.3.6　允许来自非认证的工作负载的请求 .............................................. 244
9.3.7　允许来自单一服务账户的请求 ...................................................... 245
9.3.8　策略的条件匹配 .............................................................................. 246
9.3.9　了解值匹配表达式 .......................................................................... 246
9.3.10　了解评估授权策略的顺序 ............................................................ 248
9.4　终端用户的认证和授权 .............................................................................. 249
9.4.1　什么是 JWT ..................................................................................... 249
9.4.2　入口网关的终端用户认证和授权 .................................................. 251
9.4.3　使用 RequestAuthentication 验证 JWT ........................................... 252
9.5　与自定义的外部授权服务集成 .................................................................. 256
9.5.1　外部授权实践 .................................................................................. 257
9.5.2　配置 ExtAuthz .................................................................................. 258
9.5.3　使用自定义的 AuthorizationPolicy 资源 ........................................ 259
本章小结 ............................................................................................................... 260

第 3 部分　Istio 运维

10　数据平面的故障排查......................................................... 262
10.1　最常见错误 ：数据平面配置错误 ............................................................ 263
10.2　识别数据平面的问题 ................................................................................ 265
10.2.1　如何验证数据平面是最新的 ........................................................ 265
10.2.2　使用 Kiali 发现配置错误 .............................................................. 266
10.2.3　通过 istioctl 发现配置错误 ........................................................... 268
10.3　从 Envoy 配置中发现错误 ........................................................................ 270
10.3.1 Envoy 管理界面 ............................................................................. 270
10.3.2　使用 istioctl 查询代理配置 ........................................................... 270
10.3.3　应用程序的故障排查 .................................................................... 276
10.3.4　使用 ksniff 检查网络流量 ............................................................. 282
10.4　通过 Envoy 的遥测能力了解应用程序 .................................................... 285
10.4.1　在 Grafana 中查看请求失败率 ..................................................... 286
10.4.2　使用 Prometheus 查询受影响的 Pod ............................................ 287
本章小结 ............................................................................................................... 288

11　控制平面性能优化 .............................................................290
11.1　控制平面的主要目标 ................................................................................ 290
11.1.1　了解数据平面同步的步骤 ............................................................ 291
11.1.2　决定性能的因素 ............................................................................ 292
11.2　监控控制平面 ............................................................................................ 293
11.3　性能调整 .................................................................................................... 298
11.3.1　设置工作区 .................................................................................... 299
11.3.2　测量优化前的性能 ........................................................................ 299
11.3.3　忽略事件 ：使用发现选择器缩小发现的范围 ............................ 303
11.3.4　事件批处理和推送节流特性 ........................................................ 305
11.4　性能优化准则 ............................................................................................ 308
本章小结 ............................................................................................................... 310

第 4 部分　在组织中落地 Istio

12　在组织中扩展 Istio............................................................312
12.1　多集群服务网格的好处 ............................................................................ 312
12.2　多集群服务网格概述 ................................................................................ 313
12.2.1 Istio 多集群部署模型 .................................................................... 314
12.2.2　在多集群部署中如何发现工作负载 ............................................ 316
12.2.3　跨集群的工作负载连接 ................................................................ 317
12.2.4　集群间互信 .................................................................................... 318
12.3　多集群、多网络、多控制平面的服务网格 ............................................ 319
12.3.1　选择多集群部署模型 .................................................................... 320
12.3.2　建立云基础设施 ............................................................................ 320
12.3.3　配置插件式 CA 证书 ..................................................................... 321
12.3.4　在每个集群中安装控制平面 ........................................................ 322
12.3.5　启用跨集群的工作负载发现 ........................................................ 325
12.3.6　设置跨集群连接 ............................................................................ 327
12.3.7　跨集群的负载均衡 ........................................................................ 334
本章小结 ............................................................................................................... 339

13　将虚拟机工作负载纳入网格................................................ 340
13.1 Istio 的虚拟机支持 .................................................................................... 341
13.1.1　简化虚拟机中 sidecar 代理的安装与配置 ................................... 341
13.1.2　虚拟机的高可用性 ........................................................................ 343
13.1.3　网格内服务的 DNS 解析 .............................................................. 346
13.2　设置基础设施 ............................................................................................ 348
13.2.1　设置服务网格 ................................................................................ 349
13.2.2　配置虚拟机 .................................................................................... 350
13.3　将网格扩展到虚拟机 ................................................................................ 352
13.3.1　向虚拟机暴露 istiod 和集群服务 ................................................. 352
13.3.2　使用 WorkloadGroup 表示一个工作负载组 ................................ 353
13.3.3　在虚拟机中安装与配置 istio-agent .............................................. 356
13.3.4　将流量路由到集群服务 ................................................................ 359
13.3.5　将流量路由到 WorkloadEntry ....................................................... 360
13.3.6　虚拟机是由控制平面配置的 ：强制执行双向认证 .................... 363
13.4　揭开 DNS 代理的神秘面纱 ...................................................................... 364
13.4.1 DNS 代理如何解析集群内主机名 ............................................... 364
13.4.2 DNS 代理知道哪些主机名 ........................................................... 366
13.5　自定义代理的行为 .................................................................................... 367
13.6　将 WorkloadEntry 从网格中删除 .............................................................. 368
本章小结 ............................................................................................................... 369

14　在请求路径上扩展 Istio ..................................................... 370
14.1 Envoy 的扩展能力 ..................................................................................... 371
14.1.1　了解 Envoy 的过滤器链 ................................................................ 371
14.1.2　用于扩展的过滤器 ........................................................................ 374
14.1.3　定制 Istio 的数据平面 ................................................................... 374
14.2　使用 EnvoyFilter 资源配置 Envoy 过滤器 ............................................... 374
14.3　调用外部的限流请求 ................................................................................ 379
14.4　使用 Lua 扩展 Istio 的数据平面 ............................................................... 384
14.5　使用 WebAssembly 扩展 Istio 的数据平面 .............................................. 387
14.5.1 WebAssembly 简介 ........................................................................ 387
14.5.2　为什么使用 WebAssembly ............................................................ 388
14.5.3　使用 WebAssembly 构建新的 Envoy 过滤器 .............................. 389
14.5.4　使用 meshctl 工具构建新的 Envoy 过滤器 ................................. 389
14.5.5　部署新的 WebAssembly Envoy 过滤器 ....................................... 391
本章小结 ............................................................................................................... 393

A　自定义 Istio 安装................................................................394
B　Istio 的 sidecar 及其注入选项 ............................................... 401
C　Istio 安全——SPIFFE ......................................................... 407
D　Istio 故障排查 ....................................................................417
E　如何配置虚拟机接入网格 ..................................................... 425