Istio 是一个服务网格，它允许集群中的 pods 和服务之间进行更详细、复杂和可观察的通信。

它通过使用 CRD 扩展 Kubernetes API 来进行管理，它将代理容器注入到所有 pods 中，然后由这些 pods 来控制集群中的流量

Kubernetes Services

我们可以用简短地说明下如何实现 Kubernetes Services，这这有助于理解 Istio 如何工作的。

图 1: Kubernetes native service request

上图的 Kubernetes 集群中一共有两个节点和 4 个 pod，每个 pod 都有一个容器。服务 service-nginx 指向 nginx pods，服务 service-python 指向 python pods。红线显示了从 pod1-nginx 中的 nginx 容器向 service-python 服务发出的请求，该服务将请求重定向到 pod2-python。

默认情况下，ClusterIP 服务进行简单的随机或轮询转发请求，Kubernetes 中的 Services 并不存在于特定的节点上，而是存在于整个集群中。我们可以在下图 中看到更多细节:

图 2: Kubernetes native service request with kube-proxy

上图要更详细点，Kubernetes 中的服务是由运行在每个节点上的 kube-proxy 组件实现的，该组件创建 iptables 规则，并将请求重定向到 Pod。因此，服务就是 iptables 规则。(还有其他不使用 iptables 的代理模式，但过程是相同的。)

Kubernetes Istio

现在我们来看一个配置了 Istio 的相同示例:

图 3: Istio Control Plane programs istio-proxy

上图中可以看到集群中安装了 Istio，每个 pod 都有第二个称为 istio-proxy 的 sidecar 容器，该容器在创建期间会自动将其注入到 pods 中。

Istio 最常见的代理是 Envoy，当然也可以使用其他代理（如 Nginx），所以我们将代理称为 istio-proxy。

我们可以看到不再显示 kube-proxy 组件，这样做是为了保持图像的整洁，这些组件仍然存在，但是拥有 istio-proxy 的 pods 将不再使用 kube-proxy 组件了。

每当配置或服务发生变化时，Istio 控制平面就会对所有 istio-proxy sidecars 进行处理，类似于图 2 中 Kubernetes API 处理所有 kube-proxy 组件的方式。Istio 控制平面使用现有的 Kubernetes 服务来接收每个服务点所指向的所有 pods ，通过使用 pod IP 地址，Istio 实现了自己的路由。

在 Istio 控制平面对所有 istio-proxy sidecars 处理之后，它看起来是这样的:

图 4: Istio Control Plane programmed all istio-proxys

在图 4 中，我们看到 Istio 控制平面如何将当前配置应用到集群中的所有 istio-proxy 容器，Istio 将把 Kubernetes 服务声明转换成它自己的路由声明。

让我们看看如何使用 Istio 发出请求:

图 5: Request made with Istio

在上图中，所有的 istio-proxy 容器已经被 Istio 控制平面所管控，并包含所有必要的路由信息，如图 3/4 所示，来自 pod1-nginx 的 nginx 容器向 service-python 发出请求。

请求被 pod1-nginx 的 istio-proxy 容器拦截，并被重定向到一个 python pod 的 istio-proxy 容器，该容器随后将请求重定向到 python 容器。

发生了什么？

图 1-5 显示了使用 nginx 和 python pod 的 Kubernetes 应用程序的相同示例，我们已经看到了使用默认的 Kubernetes 服务和使用 Istio 是如何发生请求的。

重要的是：无论使用什么方法，结果都是相同的，并且不需要更改应用程序本身，只需要更改基础结构代码。

为什么要使用 Istio?

如果在使用 Istio 的时候没有什么变化（nginx pod 仍然可以像以前一样连接到 python pod），那么我们为什么还要使用 Istio 呢？

其惊人的优势是，现在所有流量都通过每个 Pod 中的 istio-proxy 容器进行路由，每当 istio-proxy 接收并重定向一个请求时，它还会将有关该请求的信息提交给 Istio 控制平面。因此 Istio 控制平面可以准确地知道该请求来自哪个 pod、存在哪些 HTTP 头、从一个 istio-proxy 到另一个 istio-proxy 的请求需要多长时间等等。在具有彼此通信的服务的集群中，这可以提高可观察性并更好地控制所有流量。

先进的路由，Kubernetes 内部 Services 只能对 pods 执行轮询或随机分发请求，使用 Istio 可以实现更复杂的方式。比如，如果发生错误，根据请求头进行重定向，或者重定向到最少使用的服务。

部署，它允许将一定比例的流量路由到特定的服务版本，因此允许绿色/蓝色和金丝雀部署。

加密，可以对 pods 之间从 istio-proxy 到 istio-proxy 的集群内部通信进行加密。

监控/图形，Istio 可以连接到 Prometheus 等监控工具，也可以与 Kiali 一起展示所有的服务和他们的流量。

追踪，因为 Istio 控制平面拥有大量关于请求的数据，所以可以使用 Jaeger 等工具跟踪和检查这些数据。

多集群 mesh，Istio 有一个内部服务注册中心，它可以使用现有的 Kubernetes  服务，但是也可以从集群外部添加资源，甚至将不同的集群连接到一个网格中。

Sidecar 注入，为了使 Istio 工作，每一个作为网状结构一部分的 pod 都需要注入一个 istio-proxy sidecar，这可以在 pod 创建期间为整个命名空间自动完成（也可以手动完成）。

Istio 会取代 Kubernetes 的服务吗？

当然不会，当我开始使用 Istio 时，我问自己的一个问题是它是否会取代现有的 Kubernetes 服务，答案是否定的，因为 Istio 会使用现有的 Kubernetes 服务获取它们的所有 endpoints/pod IP 地址。

Istio 取代了 Kubernetes 的 Ingress 吗？

是的，Istio 提供了新的 CRD 资源，比如 Gateway 和 VirtualService，甚至还附带了 ingress 转换器 istioctl convert-ingress，下图显示了 Istio 网关如何处理进入流量，网关本身也是一个 istio-proxy 组件。

总结

Istio 无疑在 Kubernetes 之上又增加了另一层次的复杂性，但是对于现代微服务架构来说，它实际上提供了一种比必须在应用程序代码本身中实现跟踪或可观察性更简单的方法。

关于 Istio 更多的使用说明，可以查看官方文档 https://istio.io 了解更多。