集群感知的服务路由

这个示例展示了如何使用单一控制平面拓扑配置一个多集群网格，并使用 Istio 的水平分割 EDS（Endpoints Discovery Service，Endpoint 发现服务）特性（在 Istio 1.1 中引入），通过 ingress gateway 将服务请求路由到 remote 集群。水平分割 EDS 使 Istio 可以基于请求来源的位置，将其路由到不同的 endpoint。

按照此示例中的说明，您将设置一个两集群网格，如下图所示：

单个 Istio 控制平面配置水平分割 EDS，跨越多个 Kubernetes 集群

单个 Istio 控制平面配置水平分割 EDS，跨越多个 Kubernetes 集群

local 集群将运行 Istio Pilot 和其它 Istio 控制平面组件，而 remote 集群仅运行 Istio Citadel、Sidecar Injector 和 Ingress gateway。不需要 VPN 连接，不同集群中的工作负载之间也无需直接网络访问。

开始之前

除了安装 Istio 的先决条件之外，此示例还需要以下条件：

  • 两个 Kubernetes 集群（称之为 local 和 remote）。

为了运行此配置，要求必须可以从 local 集群访问 remote 集群的 Kubernetes API server。

  • kubectl 命令使用 —context 参数，同时访问 local 和 remote 集群。请使用下列命令列出您的 context：
  1. $ kubectl config get-contexts
  2. CURRENT   NAME       CLUSTER    AUTHINFO       NAMESPACE
  3.           cluster1   cluster1   user@foo.com   default
  4.           cluster2   cluster2   user@foo.com   default
  • 使用配置的 context 名称导出以下环境变量:
  1. $ export CTX_LOCAL=<KUBECONFIG_LOCAL_CONTEXT_NAME>
  2. $ export CTX_REMOTE=<KUBECONFIG_REMOTE_CONTEXT_NAME>

多集群设置示例

在此示例中，您将安装对控制平面和应用程序 pod 都启用了双向 TLS 的 Istio。为了共享根 CA，您将使用同一个来自 Istio 示例目录的证书，在 local 和 remote 集群上创建一个相同的 cacerts secret。

下面的说明还设置了 remote 集群，包含一个无 selector 的 service 和具有 local Istio ingress gateway 地址的 istio-pilot.istio-system endpoint。这将用于通过 ingress gateway 安全地访问 local pilot，而无需双向 TLS 终止。

配置 local 集群

  • 定义网格网络：

默认情况下 Istio 的 global.meshNetworks 值为空，但是您需要对其进行修改以为 remote 集群上的 endpoint 定义一个新的网络。修改 install/kubernetes/helm/istio/values.yaml 并添加一个 network2 定义：

  1. meshNetworks:
  2.   network2:
  3.     endpoints:
  4.     - fromRegistry: remote_kubecfg
  5.     gateways:
  6.     - address: 0.0.0.0
  7.       port: 443

请注意，gateway address 被设置为 0.0.0.0。这是一个临时占位符，稍后将被更新为 remote 集群 gateway 的公共 IP 地址，此 gateway 将在下一小节中部署。

  • 使用 Helm 创建 Istio local deployment YAML：

Zip

  1. $ helm template --namespace=istio-system \
  2. --values @install/kubernetes/helm/istio/values.yaml@ \
  3. --set global.mtls.enabled=true \
  4. --set global.enableTracing=false \
  5. --set security.selfSigned=false \
  6. --set mixer.telemetry.enabled=false \
  7. --set mixer.policy.enabled=false \
  8. --set global.useMCP=false \
  9. --set global.controlPlaneSecurityEnabled=true \
  10. --set gateways.istio-egressgateway.enabled=false \
  11. --set global.meshExpansion.enabled=true \
  12. install/kubernetes/helm/istio > istio-auth.yaml
  • 部署 Istio 到 local 集群：
  1. $ kubectl create --context=$CTX_LOCAL ns istio-system
  2. $ kubectl create --context=$CTX_LOCAL secret generic cacerts -n istio-system --from-file=samples/certs/ca-cert.pem --from-file=samples/certs/ca-key.pem --from-file=samples/certs/root-cert.pem --from-file=samples/certs/cert-chain.pem
  3. $ for i in install/kubernetes/helm/istio-init/files/crd*yaml; do kubectl apply --context=$CTX_LOCAL -f $i; done
  4. $ kubectl create --context=$CTX_LOCAL -f istio-auth.yaml

通过检查 local pod 的状态等待其被拉起：

  1. $ kubectl get pods --context=$CTX_LOCAL -n istio-system

设置 remote 集群

  • 导出 local gateway 地址：
  1. $ export LOCAL_GW_ADDR=$(kubectl get --context=$CTX_LOCAL svc --selector=app=istio-ingressgateway \
  2.     -n istio-system -o jsonpath="{.items[0].status.loadBalancer.ingress[0].ip}")

此命令将值设置为 gateway 的公共 IP，但请注意，您也可以将其设置为一个 DNS 名称（如果有）。

  • 使用 Helm 创建 Istio remote deployment YAML：
  1. $ helm template install/kubernetes/helm/istio-remote \
  2.   --name istio-remote \
  3.   --namespace=istio-system \
  4.   --set global.mtls.enabled=true \
  5.   --set global.enableTracing=false \
  6.   --set gateways.enabled=true \
  7.   --set gateways.istio-egressgateway.enabled=false \
  8.   --set gateways.istio-ingressgateway.enabled=true \
  9.   --set security.selfSigned=false \
  10.   --set global.controlPlaneSecurityEnabled=true \
  11.   --set global.createRemoteSvcEndpoints=true \
  12.   --set global.remotePilotCreateSvcEndpoint=true \
  13.   --set global.remotePilotAddress=${LOCAL_GW_ADDR} \
  14.   --set global.disablePolicyChecks=true \
  15.   --set global.policyCheckFailOpen=true \
  16.   --set gateways.istio-ingressgateway.env.ISTIO_META_NETWORK="network2" \
  17.   --set global.network="network2" > istio-remote-auth.yaml
  • 部署 Istio 到 remote 集群：
  1. $ kubectl create --context=$CTX_REMOTE ns istio-system
  2. $ kubectl create --context=$CTX_REMOTE secret generic cacerts -n istio-system --from-file=samples/certs/ca-cert.pem --from-file=samples/certs/ca-key.pem --from-file=samples/certs/root-cert.pem --from-file=samples/certs/cert-chain.pem
  3. $ kubectl create --context=$CTX_REMOTE -f istio-remote-auth.yaml

通过检查 remote pod 的状态等待其被拉起：

  1. $ kubectl get pods --context=$CTX_REMOTE -n istio-system

  • 更新网格网络配置中的 gateway 地址：

    • 确定 remote 网关地址：
  1. $ kubectl get --context=$CTX_REMOTE svc --selector=app=istio-ingressgateway -n istio-system -o jsonpath="{.items[0].status.loadBalancer.ingress[0].ip}"
  2. 169.61.102.93
  • 编辑 istio configmap：
  1. $ kubectl edit cm -n istio-system --context=$CTX_LOCAL istio
  • 将 network2 的 gateway address 从 0.0.0.0 修改为 remote gateway 地址，保存并退出。

一旦保存，Pilot 将自动读取并更新网络配置。

  • 准备环境变量以构建 service account istio-multi 的 remote_kubecfg 文件：
  1. $ CLUSTER_NAME=$(kubectl --context=$CTX_REMOTE config view --minify=true -o "jsonpath={.clusters[].name}")
  2. $ SERVER=$(kubectl --context=$CTX_REMOTE config view --minify=true -o "jsonpath={.clusters[].cluster.server}")
  3. $ SECRET_NAME=$(kubectl --context=$CTX_REMOTE get sa istio-multi -n istio-system -o jsonpath='{.secrets[].name}')
  4. $ CA_DATA=$(kubectl get --context=$CTX_REMOTE secret ${SECRET_NAME} -n istio-system -o "jsonpath={.data['ca\.crt']}")
  5. $ TOKEN=$(kubectl get --context=$CTX_REMOTE secret ${SECRET_NAME} -n istio-system -o "jsonpath={.data['token']}" | base64 --decode)

许多系统上使用 openssl enc -d -base64 -A 替代 base64 —decode。

  • 在工作目录创建 remote_kubecfg 文件：
  1. $ cat <<EOF > remote_kubecfg
  2. apiVersion: v1
  3. clusters:
  4.   - cluster:
  5.       certificate-authority-data: ${CA_DATA}
  6.       server: ${SERVER}
  7.     name: ${CLUSTER_NAME}
  8. contexts:
  9.   - context:
  10.       cluster: ${CLUSTER_NAME}
  11.       user: ${CLUSTER_NAME}
  12.     name: ${CLUSTER_NAME}
  13. current-context: ${CLUSTER_NAME}
  14. kind: Config
  15. preferences: {}
  16. users:
  17.   - name: ${CLUSTER_NAME}
  18.     user:
  19.       token: ${TOKEN}
  20. EOF

开始监听 remote 集群

执行下列命令，添加并标记 remote Kubernetes 的 secret。执行这些命令之后，local Istio Pilot 将开始监听 remote 集群的 service 和 instance，就像在 local 集群中一样。

  1. $ kubectl create --context=$CTX_LOCAL secret generic iks --from-file remote_kubecfg -n istio-system
  2. $ kubectl label --context=$CTX_LOCAL secret iks istio/multiCluster=true -n istio-system

现在您已经设置了 local 和 remote 集群，可以开始部署示例 service。

示例 service

在这个实例中，您将了解到一个 service 的流量是如何被分发到 local endpoint 和 remote gateway。如上图所示，您将为 helloworld service 部署两个实例，一个在 local 集群，另一个在 remote 集群。两个实例的区别在于其 helloworld 镜像的版本。

在 remote 集群部署 helloworld v2

  • 使用 sidecar 自动注入标签创建一个 sample namespace：
  1. $ kubectl create --context=$CTX_REMOTE ns sample
  2. $ kubectl label --context=$CTX_REMOTE namespace sample istio-injection=enabled
  • 使用以下内容创建 helloworld-v2.yaml 文件：
  1. apiVersion: v1
  2. kind: Service
  3. metadata:
  4.   name: helloworld
  5.   labels:
  6.     app: helloworld
  7. spec:
  8.   ports:
  9.   - port: 5000
  10.     name: http
  11.   selector:
  12.     app: helloworld
  13. ---
  14. apiVersion: extensions/v1beta1
  15. kind: Deployment
  16. metadata:
  17.   name: helloworld-v2
  18. spec:
  19.   replicas: 1
  20.   template:
  21.     metadata:
  22.       labels:
  23.         app: helloworld
  24.         version: v2
  25.     spec:
  26.       containers:
  27.       - name: helloworld
  28.         image: istio/examples-helloworld-v2
  29.         imagePullPolicy: IfNotPresent
  30.         ports:
  31.         - containerPort: 5000
  • 部署此文件：
  1. $ kubectl create --context=$CTX_REMOTE -f helloworld-v2.yaml -n sample

在 local 集群部署 helloworld v1

  • 使用 sidecar 自动注入标签创建一个 sample namespace：
  1. $ kubectl create --context=$CTX_LOCAL ns sample
  2. $ kubectl label --context=$CTX_LOCAL namespace sample istio-injection=enabled
  • 使用以下内容创建 helloworld-v1.yaml 文件：
  1. apiVersion: v1
  2. kind: Service
  3. metadata:
  4.   name: helloworld
  5.   labels:
  6.     app: helloworld
  7. spec:
  8.   ports:
  9.   - port: 5000
  10.     name: http
  11.   selector:
  12.     app: helloworld
  13. ---
  14. apiVersion: extensions/v1beta1
  15. kind: Deployment
  16. metadata:
  17.   name: helloworld-v1
  18. spec:
  19.   replicas: 1
  20.   template:
  21.     metadata:
  22.       labels:
  23.         app: helloworld
  24.         version: v1
  25.     spec:
  26.       containers:
  27.       - name: helloworld
  28.         image: istio/examples-helloworld-v1
  29.         imagePullPolicy: IfNotPresent
  30.         ports:
  31.         - containerPort: 5000
  • 使用下列内容创建 helloworld-gateway.yaml 文件：
  1. apiVersion: networking.istio.io/v1alpha3
  2. kind: Gateway
  3. metadata:
  4.   name: helloworld-gateway
  5.   namespace: sample
  6. spec:
  7.   selector:
  8.     istio: ingressgateway
  9.   servers:
  10.   - port:
  11.       number: 443
  12.       name: tls
  13.       protocol: TLS
  14.     tls:
  15.       mode: AUTO_PASSTHROUGH
  16.     hosts:
  17.     - "*"

虽然是本地部署，这个 Gateway 实例仍然会影响 remote 集群，方法是将其配置为允许相关 remote service（基于 SNI）通过，但保持从源到目标 sidecar 的双向 TLS。

  • 部署此文件：
  1. $ kubectl create --context=$CTX_LOCAL -f helloworld-v1.yaml -n sample
  2. $ kubectl create --context=$CTX_LOCAL -f helloworld-gateway.yaml -n sample

横向分割 EDS 实战

我们将从另一个集群中 sleep service 请求 helloworld.sample service。

  • 部署 sleep service：

Zip

  1. $ kubectl create --context=$CTX_LOCAL -f @samples/sleep/sleep.yaml@ -n sample
  • 多次请求 helloworld.sample service：
  1. $ kubectl exec --context=$CTX_LOCAL -it -n sample $(kubectl get pod --context=$CTX_LOCAL -n sample -l app=sleep -o jsonpath={.items[0].metadata.name}) -- curl helloworld.sample:5000/hello

如果设置正确，到 helloworld.sample service 的流量将在 local 和 remote 实例之间进行分发，导致响应 body 中 v1 或 v2 都可能出现。

  1. $ kubectl exec --context=$CTX_LOCAL -it -n sample $(kubectl get pod --context=$CTX_LOCAL -n sample -l app=sleep -o jsonpath={.items[0].metadata.name}) -- curl helloworld.sample:5000/hello
  2. Defaulting container name to sleep.
  3. Use 'kubectl describe pod/sleep-57f9d6fd6b-q4k4h -n sample' to see all of the containers in this pod.
  4. Hello version: v2, instance: helloworld-v2-758dd55874-6x4t8
  1. $ kubectl exec --context=$CTX_LOCAL -it -n sample $(kubectl get pod --context=$CTX_LOCAL -n sample -l app=sleep -o jsonpath={.items[0].metadata.name}) -- curl helloworld.sample:5000/hello
  2. Defaulting container name to sleep.
  3. Use 'kubectl describe pod/sleep-57f9d6fd6b-q4k4h -n sample' to see all of the containers in this pod.
  4. Hello version: v1, instance: helloworld-v1-86f77cd7bd-cpxhv

您可以通过打印 sleep pod 的 istio-proxy 容器日志来验证访问的 endpoint 的 IP 地址。

  1. $ kubectl logs --context=$CTX_LOCAL -n sample $(kubectl get pod --context=$CTX_LOCAL -n sample -l app=sleep -o jsonpath={.items[0].metadata.name}) istio-proxy
  2. [2018-11-25T12:37:52.077Z] "GET /hello HTTP/1.1" 200 - 0 60 190 189 "-" "curl/7.60.0" "6e096efe-f550-4dfa-8c8c-ba164baf4679" "helloworld.sample:5000" "192.23.120.32:443" outbound|5000||helloworld.sample.svc.cluster.local - 10.20.194.146:5000 10.10.0.89:59496 -
  3. [2018-11-25T12:38:06.745Z] "GET /hello HTTP/1.1" 200 - 0 60 171 170 "-" "curl/7.60.0" "6f93c9cc-d32a-4878-b56a-086a740045d2" "helloworld.sample:5000" "10.10.0.90:5000" outbound|5000||helloworld.sample.svc.cluster.local - 10.20.194.146:5000 10.10.0.89:59646 -

v2 被调用时将记录 remote gateway IP 192.23.120.32:443，v1 被调用时将记录 local 实例 IP 10.10.0.90:5000。

清理

执行下列命令清理 demo service 和 Istio 组件。

清理 remote 集群：

  1. $ kubectl delete --context=$CTX_REMOTE -f istio-remote-auth.yaml
  2. $ kubectl delete --context=$CTX_REMOTE ns istio-system
  3. $ kubectl delete --context=$CTX_REMOTE -f helloworld-v2.yaml -n sample
  4. $ kubectl delete --context=$CTX_REMOTE ns sample

清理 local 集群：

Zip

  1. $ kubectl delete --context=$CTX_LOCAL -f istio-auth.yaml
  2. $ kubectl delete --context=$CTX_LOCAL ns istio-system
  3. $ helm delete --purge --kube-context=$CTX_LOCAL istio-init
  4. $ kubectl delete --context=$CTX_LOCAL -f helloworld-v1.yaml -n sample
  5. $ kubectl delete --context=$CTX_LOCAL -f @samples/sleep/sleep.yaml@ -n sample
  6. $ kubectl delete --context=$CTX_LOCAL ns sample