起初，我们使用一个单体应用来提供服务，经常采用的是MVC三层架构。在单体应用中操作都是进程内的函数调用，不涉及诸如RPC等服务与服务的跨进程通信。但随着时间的增加，我们发现单体架构越来越不能满足我们的需求，比如用户访问暴增，业务逻辑愈加复杂，一个单体的服务已不能满足功能及性能的要求。我们需要将其按业务领域拆分为几个独立的服务来对外提供服务，这就是微服务架构。
引入微服务架构，一般会引入一个RPC框架，来完成整个RPC的调用过程。
如上图粉色部分所示，RPC分为：
RPC-client，它嵌在调用方进程里
RPC-server，是服务进程的基础
框架只是第一步，越来越多和RPC，和微服务相关的功能，会被加入进来。
如果要扩展多种负载均衡方案，例如：
- 轮询
- 随机
- 取模
- 一致性哈希
RPC-client需要进行升级。
如果要对RPC接口处理时间进行收集，来实施统一监控与告警，也需要对RPC-client进行升级。
服务新增一个实例，通知配置中心，配置中心通知已注册的RPC-client，将流量打到新启动的服务实例上去，迅速完成扩容。
然而我们要知道，由于RPC-client，它嵌在调用方进程里，RPC-server，是服务进程，如果我们想要对RPC-Client及RPC-Server的负载均衡、数据收集、服务发现、调用链跟踪这些基础功能进行新增或者升级，往往会面临以下一些问题：
- 业务技术团队，仍需要花时间去学习、使用基础框架与各类工具，而不是全心全意将精力花在业务和产品上
- client要维护m个版本， server要维护n个版本，兼容性要测试m*n个版本
- 如果要支持不同语言，往往要开发C-client，Python-client，go-client，Java-client多语言版本
- 每次基础功能的升级，都需要推动上下游进行升级，这个周期往往是以季度、半年、又甚至更久，整体效率极低
这些耦合，这些通用的痛点，有没有办法解决呢？
一个思路是，将服务拆分成两个进程，解耦。
- 一个进程实现业务逻辑（不管是调用方，还是服务提供方），biz，即上图白色方块
- 一个进程实现底层技术体系，proxy，即上图蓝色方块
- biz和proxy共同诞生，共同消亡，互为本地部署，即上图虚线方框
- biz和proxy之间，为本地通讯，即上图黑色箭头
- 所有biz之间的通讯，都通过proxy之间完成，proxy之间才存在远端连接，即上图红色箭头
这样就实现了“业务的归业务，技术的归技术”，实现了充分解耦，如果所有节点都实现了解耦，整个架构会演变为：
- 绿色为biz
- 蓝色为proxy
整个服务集群变成了网格状，这就是Service Mesh服务网格的由来。
将本将属于应用程序的功能抽出来形成单独的进程，这个进程可以被理解为Sidecar。在微服务体系内，将集成在应用内的微服务功能剥离到了sidecar内，sidecar提供了微服务发现、注册，服务调用，应用认证，限速等功能。异构服务本身不会和注册中心有请求调用，而是通过sidecar代理注册接入注册中心，获得服务注册、发现等功能。
ServiceMesh，就不得不提Istio，它是ServiceMesh目前最流行的产品化落地。
Istio官网强调了它提供的五项关键特性：
流控(traffic management)
断路器(circuit breakers)、超时、重试、高可用、多路由规则、AB测试、灰度发布、按照百分比分配流量等。
安全(security)
加密、身份认证、服务到服务的权限控制、K8S里容器到容器的权限控制等。
可观察(observability)
追踪、监控、数据收集，通过控制后台全面了解上行下行流量，服务链路情况，服务运行情况，系统性能情况。
平台无关系(platform support)
K8s，物理机，自己的虚拟机都没问题。
集成与定制(integration and customization)
可定制化扩展功能。
逻辑上，Istio分为数据平面(data plane)和控制平面(control plane)。
数据平面，有一个核心组件：
Envoy (proxy)
Envoy的核心职责是高效转发，更具体的，它具备这样一些能力：
（1）服务发现
（2）负载均衡
（3）安全传输
（4）多协议支持，例如HTTP/2，gRPC
（5）断路器(Circuit breakers)
（6）健康检查
（7）百分比分流路由
（8）故障注入(Fault injection)
（9）系统度量
大部分能力是RPC框架都具备，或者比较好理解的，这里面重点介绍下断路器和故障注入。
- 断路器设计
它是软件架构设计中，一个服务自我保护，或者说降级的设计思路。
举个例子：当系统检测出某个接口有大量超时时，断路器策略可以终止对这个接口的调用（断路器打开），经过一段时间后，再次尝试调用，如果接口不再超时，则慢慢恢复调用（断路器关闭）。
- 故障注入设计
它是软件架构设计中，一种故意引入故障，以扩大测试覆盖范围，保障系统健壮性的方法，主要用于测试。国内大部分互联网公司，架构设计中不太会考虑故障注入，在操作系统内核开发与调试，路由器开发与调试中经常使用，可以用来模拟内存分配失败、磁盘IO错误等一些非常难出现的异常，以确保测试覆盖度。
控制平面，有四个核心组件：
- Mixer
Mixer的一些核心能力是：
（1）跨平台，作为其他组件的adapter，实现Istio跨平台的能力；
（2）和Envoy通讯，实时各种策略
（3）和Envoy通讯，收集各种数据
Mixer的设计核心在于“插件化”，这种模型使得Istio能够适配各种复杂的主机环境，以及后端基础设施。
- Pilot
Pilot作为非常重要的控制平面组件，其核心能力是：
（1）为Envoy提供服务发现能力；
（2）为Envoy提供各种智能路由管理能力，例如A/B测试，灰度发布；
（3）为Envoy提供各种弹性管理能力，例如超时，重试，断路策略；
Pilot的设计核心在于“标准化”，它会将各种流控的控制命令转化为Envoy能够识别的配置，并在运行时，将这些指令扩散到所有的Envoy。Pilot将这些能力抽象成通用配置的好处是，所有符合这种标准的Envoy都能够接入到Pilot来。
潜台词是，任何第三方可以实现自己的proxy，只要符合相关的API标准，都可以和Pilot集成。
- Citadel
Citadel组件，它提供终端用户身份认证，以及服务到服务的访问控制。总之，这是一个和安全相关的组件。
- Galley
Gally组件，它是一个配置获取、校验、处理、分发的组件，它的设计核心在于“解耦”，它将“从底层平台（例如：K8S）获取用户配置”与Istio解耦开来。
实施与控制分离，经典的架构设计方法。
用一个例子，理解istio流控策略实施通用流程
就如同ServiceMesh的设计初衷，是技术体系与业务服务解耦一样，Istio流控模型的本质，是流量控制与服务实例扩展的解耦，更具体的：
-
用户只需要通过控制平面中的Pilot设定期望流量要以什么规则进行路由
-
不需要规定服务实例(service pods)如何接收
-
数据平面Envoy将从Pilot中获取规则和命令，然后落地各类分流策略
如上图所示，最开始时，ServiceA访问旧版的ServiceB。
（1）灰色圆形为业务Svc服务；
（2）紫色六边形为Envoy代理；
（3）服务与代理之间都是本地访问；
（4）跨网段之间都是Envoy代理交互（蓝色箭头）；
如何进行灰度发布呢？
如上图所示，服务A调用服务B，服务B要发布一个灰度版本，需要5%的流量打到服务B的新版本，只需要：
（1）部署服务B的新版本；
（2）控制平面Pilot上进行策略配置，策略同步到Envoy；
（3）数据平面Envoy接收到策略配置，实时分流策略；
这个过程业务服务与流量控制策略完全解耦。
除了基于按流量比例分流的灰度发布，基于应用层的灰度发布通过Istio也非常容易实现。
如上图所示，服务B要发布一个灰度版本，需要把iPhone的流量打到B的新版本，操作流程完全一样（部署服务，Pilot控制，Envoy实施），非常方便。
如果Envoy原来只支持按照流量比例分流，不支持基于应用层协议分流，此时只需要：
（1）升级Envoy的分流策略，以及策略控制端Pilot；
（2）调用方服务A不需要升级；
（3）服务方服务B也不需要升级；
如果是用传统微服务框架的方式，需要框架升级，调用方与服务方均需要配合升级与重启。