基础概念
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Service Mesh
Service Mesh 是添加到应用程序中的独立且可配置的基础设施层，用于管理和控制微服务应用之间的通信，提供服务流量管理、服务监控、服务访问安全控制和服务发布等能力。
在传统微服务架构中，服务间通信通常由应用代码直接处理，增加了复杂性和耦合度。Service Mesh 通过插入轻量级代理（Envoy，作为 sidecar 容器部署在每个服务 Pod 中）来管理和控制服务间通信。这些代理独立于应用代码，负责请求路由、负载均衡、故障恢复、流量控制和安全认证等任务，使开发者能够专注于业务逻辑，而无需关心底层通信机制和功能。
引入 Service Mesh 后，开发者可以更好地管理和控制微服务应用之间的通信，并在不修改应用代码的情况下添加新功能。Service Mesh 支持虚拟机和容器等多种基础设施，并可与容器编排平台（如 Kubernetes）集成，为云原生时代提供更优的容器化微服务架构体验。
Istio
Istio 是一个开源的 Service Mesh，能够透明地集成到现有分布式应用中，提供流量管理、策略执行、遥测收集和安全保障。Istio 为微服务架构提供全面的服务治理能力，支持多种语言，主要以 Kubernetes 作为服务注册中心。
Istio 提供强大的功能，以统一高效的方式保护、连接和监控服务。使用 Istio，您可以实现负载均衡、服务间认证和监控，且对服务代码的改动极少或无需改动。其主要特性包括：
- 集群内服务间通信安全，包括 TLS 加密、基于身份的认证和授权。
- 对 HTTP、gRPC、WebSocket 和 TCP 流量的自动负载均衡。
- 通过丰富的路由规则、重试、故障转移和故障注入，实现对流量行为的细粒度控制。
- 可插拔的策略层和配置 API，用于访问控制、限流和配额管理。
- 自动收集集群内所有流量的指标、日志和追踪数据，包括入口和出口流量。
- 可扩展性满足各种部署需求。控制平面运行在 Kubernetes 上，支持将集群内部署的应用加入网格，扩展到其他集群，甚至连接虚拟机或 Kubernetes 之外的其他端点。
Istio 的架构如下所示。
控制平面
Istio 控制平面负责管理和配置代理。它与数据平面代理（Envoy）通信，发送配置和指令以控制服务流量、管理安全以及收集和处理遥测数据。它允许管理员和开发者以集中方式灵活配置和管理整个 Service Mesh。
数据平面
Istio 数据平面由一组智能代理（Envoy）组成，作为 sidecar 容器部署并运行在服务 Pod 中。这些代理负责拦截、处理和转发服务间的所有流量。
数据平面执行流量管理、故障恢复、安全策略执行等功能，确保服务间通信的可靠性和安全性。同时提供丰富的监控和追踪能力，帮助开发者理解和调试服务通信行为。
Envoy
Envoy 是 Istio 数据平面的代理，也是唯一与数据平面流量交互的 Istio 组件。
Envoy 作为 sidecar 部署并运行在服务 Pod 中，处理并转发服务网格内服务的所有进出流量，提供流量控制、负载均衡、故障恢复和安全等网络功能和管理特性。
Sidecar
Sidecar 模式广泛应用于微服务和容器化应用，通过在主应用容器旁边添加辅助容器或代理，增强应用功能和性能。
Envoy 作为 Istio 数据平面组成部分，采用 sidecar 容器方式部署在服务 Pod 中。
Service Gateway
Service Gateway 包括 Egress Gateway 和 Ingress Gateway，运行在 Service Mesh 边缘，管理进入和离开网格的流量。它们允许您指定允许离开或进入网格的流量。
OpenTelemetry
OpenTelemetry 是一个开源的可观测性框架，旨在生成、处理和传输遥测数据，包括指标、日志和追踪。由 Cloud Native Computing Foundation (CNCF) 维护，提供一套标准协议和工具，可将数据发送到任意可观测性后端。OpenTelemetry 的核心组件包括：
- Collector：接收、处理和导出遥测数据。
- 语言 SDK：允许使用特定语言的 OpenTelemetry API 生成遥测数据。
- 仪表库：自动或手动为应用添加监控代码以收集遥测数据。
OpenTelemetry 支持多种语言和第三方注册中心，为 JVM 和中间件提供可观测性数据。它定义了行业标准的数据规范，便于与各种开源可观测性工具更好地集成。
Istio 与 OpenTelemetry 的技术对比
| 功能/能力 | Istio | OpenTelemetry |
|---|---|---|
| 协议支持 | 支持 gRPC、HTTP、TCP 协议。 | 支持 HTTP、TCP 及 Dubbo、Redis 等多种 RPC 协议。 |
| 服务治理 | 提供负载均衡、熔断、连接池、超时重试等功能。 | 无服务治理能力。 |
| 服务路由 | 提供丰富的路由规则和策略，如权重路由、请求头路由、流量镜像、故障注入等。 | 无路由能力。 |
| 拓扑与调用链 | 显示网格内所有节点，包括服务、Ingress Gateway、Service Entry、Egress Gateway，不包括中间件节点。 调用链包含注入 sidecar 的服务的 HTTP 调用跨度，包含 URL、状态码等数据。 | 显示包括服务和中间件的节点，不包括 Ingress 和 Egress Gateway。 调用链包含 HTTP 链路数据、内部方法调用链数据和服务到中间件的链路数据。跨度数据也可通过 SDK 主动上报。 |
| 监控数据 | 提供服务的完整入口和出口流量指标。 | 提供服务的完整入口和出口流量指标，以及 JVM 指标。 |
| 注册中心兼容性 | 支持 Kubernetes 作为服务注册中心。 | 支持第三方注册中心和 Kubernetes 注册中心。 |
| Trace ID 传播 | 需要修改代码以实现 Trace ID 传播。 | 实现自动 Trace ID 传播。 |
| 资源需求 | 由于每个服务实例都需要一个 Envoy 代理，可能需要更多计算资源。 | 需要较少额外资源，无需每个服务实例旁边都部署代理。 |
选型建议
- 服务治理：如果需要服务治理能力，Istio 是更好的选择。
- 可观测性：如果需要强大的可观测性支持，尤其是 JVM 监控，OpenTelemetry 更适合。
- 资源受限环境：在资源有限的环境中，OpenTelemetry 更轻量，因为它不需要每个服务实例旁边部署代理。
- 多语言和注册中心支持：需要多语言支持和使用第三方注册中心的场景，OpenTelemetry 更灵活。
- 非侵入式 Trace ID 传播：如果使用 Java 应用，且希望实现非侵入式的 Trace ID 传播以实现全链路追踪，使用 OpenTelemetry Java Agent 是极佳选择。
每种技术都有其独特优势和适用场景，选择应基于具体业务需求、技术栈以及未来的扩展和集成考虑。在某些情况下，两者可以结合使用，实现全面的服务治理和可观测性解决方案。