使用外部控制平面安装 Istio

本指南将引导您完成安装 外部控制平面，然后将一个或多个 远程集群 连接到该平面的过程。

外部控制平面部署模型允许网格操作员在与组成网格的数据平面集群（或多个集群）分开的外部集群上安装和管理控制平面。 这种部署模型可以将网状网络运营商和网状网络管理员明确区分。 网格操作员可以安装和管理 Istio 控制平面，而网格管理员只需配置网格即可。

外部控制平面集群和远程集群

外部控制平面集群和远程集群

在远程集群中运行的 Envoy 代理（边车和网关）通过 Ingress 网关访问外部 Istiod，向外暴露了需要被发现，CA，注入和验证的端点。

虽然外部控制平面的配置和管理是由外部集群中的网格操作员完成的，但连接到外部控制平面的第一个远程集群充当了网格本身的配置集群。除了网状服务本身之外，网格管理员还将使用配置集群来配置网状资源（网关，虚拟服务等）。外部控制平面将从 Kubernetes API Server 远程访问此配置，如上图所示。

准备开始

集群

本指南要求您有任意两个受支持版本的 Kubernetes 集群：1.18, 1.19, 1.20, 1.21。

第一个集群将托管安装在 external-istiod 名称空间中的 外部控制平面。 Ingress 网关也安装在 istio-system 名称空间中，以提供对外部控制平面的跨集群访问。

第二个集群是将运行网格应用程序工作负载的 远程集群。 它的 Kubernetes API Server 还提供了外部控制平面（Istiod）用来配置工作负载代理的网状配置。

API Server 访问

外部控制平面集群必须可以访问远程集群中的 Kubernetes API Server。 许多云提供商通过网络负载平衡器（NLB）公开访问 API Server。 如果无法直接访问 API Server，则需要修改安装过程以启用访问权限。 例如，在多集群配置中使用的东西向网关也可以用于启用对 API Server 的访问。

环境变量

以下环境变量将始终用于简化说明：

变量名称描述
CTX_EXTERNAL_CLUSTER默认 Kubernetes配置文件中的上下文名称，用于访问外部控制平面集群。
CTX_REMOTE_CLUSTER默认 Kubernetes配置文件中的上下文名称，用于访问远程集群。
REMOTE_CLUSTER_NAME远程集群的名称。
EXTERNAL_ISTIOD_ADDR外部控制平面集群上的 Ingress 网关的主机名。 远程集群使用它来访问外部控制平面。
SSL_SECRET_NAME拥有外部控制平面集群上 Ingress 网关的 TLS 证书的密钥名称。

立即设置 CTX_EXTERNAL_CLUSTER，CTX_REMOTE_CLUSTER 和 REMOTE_CLUSTER_NAME。 稍后将设置其他变量。

  1. $ export CTX_EXTERNAL_CLUSTER=<your external cluster context>
  2. $ export CTX_REMOTE_CLUSTER=<your remote cluster context>
  3. $ export REMOTE_CLUSTER_NAME=<your remote cluster name>

集群配置

网格操作步骤

网格操作员负责在外部集群上安装和管理外部 Istio 控制平面。 这包括在外部集群上配置 Ingress 网关，允许远程集群访问控制平面，并在远程集群上安装所需的 Webhook，Configmap 和 Secret，以便使用外部控制平面。

在外部集群中搭建网关

  1. 为 Ingress 网关创建 Istio 安装配置，该配置会将外部控制平面端口暴露给其他集群：

    1. $ cat <<EOF > controlplane-gateway.yaml
    2. apiVersion: install.istio.io/v1alpha1
    3. kind: IstioOperator
    4. metadata:
    5.   namespace: istio-system
    6. spec:
    7.   components:
    8.     ingressGateways:
    9.       - name: istio-ingressgateway
    10.         enabled: true
    11.         k8s:
    12.           service:
    13.             ports:
    14.               - port: 15021
    15.                 targetPort: 15021
    16.                 name: status-port
    17.               - port: 15012
    18.                 targetPort: 15012
    19.                 name: tls-xds
    20.               - port: 15017
    21.                 targetPort: 15017
    22.                 name: tls-webhook
    23. EOF

    然后，将网关安装在外部集群的 istio-system 命名空间中：

    1. $ istioctl install -f controlplane-gateway.yaml --context="${CTX_EXTERNAL_CLUSTER}"

  2. 运行以下命令来确认 Ingress 网关已启动并正在运行：

    1. $ kubectl get po -n istio-system --context="${CTX_EXTERNAL_CLUSTER}"
    2. NAME                                   READY   STATUS    RESTARTS   AGE
    3. istio-ingressgateway-9d4c7f5c7-7qpzz   1/1     Running   0          29s
    4. istiod-68488cd797-mq8dn                1/1     Running   0          38s

    您会注意到在 istio-system 名称空间中也创建了一个 Istiod 部署。 这用于配置 Ingress 网关，而不是远程集群使用的控制平面。

    可以将 Ingress 网关配置为在外部集群上的不同名称空间中承载多个外部控制平面，尽管在本示例中，您将仅在 external-istiod 名称空间中部署一个外部 Istiod。

  3. 使用带有 TLS 的公共主机名配置您的环境来暴露 Istio Ingress 网关服务。 将 EXTERNAL_ISTIOD_ADDR 环境变量设置为主机名，将 SSL_SECRET_NAME 环境变量设置为包含 TLS 证书的密钥：

    1. $ export EXTERNAL_ISTIOD_ADDR=<your external istiod host>
    2. $ export SSL_SECRET_NAME=<your external istiod secret>

在外部集群中安装控制平面

  1. 创建 external-istiod 命名空间，该命名空间将用于托管外部控制平面：

    1. $ kubectl create namespace external-istiod --context="${CTX_EXTERNAL_CLUSTER}"

  2. 外部集群中的控制平面需要访问远程集群以发现服务，端点和 Pod 属性。 创建具有凭据的 Secret，以访问远程集群的 kube-apiserver 并将其安装在外部集群中：

    1. $ kubectl create sa istiod-service-account -n external-istiod --context="${CTX_EXTERNAL_CLUSTER}"
    2. $ istioctl x create-remote-secret \
    3.   --context="${CTX_REMOTE_CLUSTER}" \
    4.   --type=config \
    5.   --namespace=external-istiod | \
    6.   kubectl apply -f - --context="${CTX_EXTERNAL_CLUSTER}"

  3. 创建 Istio 配置以将控制平面安装在外部集群的 external-istiod 命名空间中：

    1. $ cat <<EOF > external-istiod.yaml
    2. apiVersion: install.istio.io/v1alpha1
    3. kind: IstioOperator
    4. metadata:
    5.   namespace: external-istiod
    6. spec:
    7.   meshConfig:
    8.     rootNamespace: external-istiod
    9.     defaultConfig:
    10.       discoveryAddress: $EXTERNAL_ISTIOD_ADDR:15012
    11.       proxyMetadata:
    12.         XDS_ROOT_CA: /etc/ssl/certs/ca-certificates.crt
    13.         CA_ROOT_CA: /etc/ssl/certs/ca-certificates.crt
    14.   components:
    15.     base:
    16.       enabled: false
    17.     ingressGateways:
    18.     - name: istio-ingressgateway
    19.       enabled: false
    20.   values:
    21.     global:
    22.       caAddress: $EXTERNAL_ISTIOD_ADDR:15012
    23.       istioNamespace: external-istiod
    24.       operatorManageWebhooks: true
    25.       meshID: mesh1
    26.       multiCluster:
    27.         clusterName: $REMOTE_CLUSTER_NAME
    28.     pilot:
    29.       env:
    30.         INJECTION_WEBHOOK_CONFIG_NAME: ""
    31.         VALIDATION_WEBHOOK_CONFIG_NAME: ""
    32. EOF

    然后，在外部集群上应用 Istio 配置：

    1. $ istioctl install -f external-istiod.yaml --context="${CTX_EXTERNAL_CLUSTER}"

  4. 确认外部 Istiod 已成功部署：

    1. $ kubectl get po -n external-istiod --context="${CTX_EXTERNAL_CLUSTER}"
    2. NAME                      READY   STATUS    RESTARTS   AGE
    3. istiod-779bd6fdcf-bd6rg   1/1     Running   0          70s

  5. 创建 Istio Gateway，VirtualService 和 DestinationRule 配置，将流量从 Ingress 网关路由到外部控制平面：

    1. $ cat <<EOF > external-istiod-gw.yaml
    2. apiVersion: networking.istio.io/v1beta1
    3. kind: Gateway
    4. metadata:
    5.   name: external-istiod-gw
    6.   namespace: external-istiod
    7. spec:
    8.   selector:
    9.     istio: ingressgateway
    10.   servers:
    11.     - port:
    12.         number: 15012
    13.         protocol: https
    14.         name: https-XDS
    15.       tls:
    16.         mode: SIMPLE
    17.         credentialName: $SSL_SECRET_NAME
    18.       hosts:
    19.       - $EXTERNAL_ISTIOD_ADDR
    20.     - port:
    21.         number: 15017
    22.         protocol: https
    23.         name: https-WEBHOOK
    24.       tls:
    25.         mode: SIMPLE
    26.         credentialName: $SSL_SECRET_NAME
    27.       hosts:
    28.       - $EXTERNAL_ISTIOD_ADDR
    29. ---
    30. apiVersion: networking.istio.io/v1beta1
    31. kind: VirtualService
    32. metadata:
    33.    name: external-istiod-vs
    34.    namespace: external-istiod
    35. spec:
    36.     hosts:
    37.     - $EXTERNAL_ISTIOD_ADDR
    38.     gateways:
    39.     - external-istiod-gw
    40.     http:
    41.     - match:
    42.       - port: 15012
    43.       route:
    44.       - destination:
    45.           host: istiod.external-istiod.svc.cluster.local
    46.           port:
    47.             number: 15012
    48.     - match:
    49.       - port: 15017
    50.       route:
    51.       - destination:
    52.           host: istiod.external-istiod.svc.cluster.local
    53.           port:
    54.             number: 443
    55. ---
    56. apiVersion: networking.istio.io/v1alpha3
    57. kind: DestinationRule
    58. metadata:
    59.   name: external-istiod-dr
    60.   namespace: external-istiod
    61. spec:
    62.   host: istiod.external-istiod.svc.cluster.local
    63.   trafficPolicy:
    64.     portLevelSettings:
    65.     - port:
    66.         number: 15012
    67.       tls:
    68.         mode: SIMPLE
    69.       connectionPool:
    70.         http:
    71.           h2UpgradePolicy: UPGRADE
    72.     - port:
    73.         number: 443
    74.       tls:
    75.         mode: SIMPLE
    76. EOF

    然后，在外部集群上应用配置：

    1. $ kubectl apply -f external-istiod-gw.yaml --context="${CTX_EXTERNAL_CLUSTER}"

设置远程集群

  1. 创建远程 Istio 安装配置，使用外部控制平面而不是在本地部署控制平面来安装 Webhook，Configmap 和 Secret：

    1. $ cat <<EOF > remote-config-cluster.yaml
    2. apiVersion: install.istio.io/v1alpha1
    3. kind: IstioOperator
    4. metadata:
    5.  namespace: external-istiod
    6. spec:
    7.   profile: remote
    8.   meshConfig:
    9.     rootNamespace: external-istiod
    10.     defaultConfig:
    11.       discoveryAddress: $EXTERNAL_ISTIOD_ADDR:15012
    12.       proxyMetadata:
    13.         XDS_ROOT_CA: /etc/ssl/certs/ca-certificates.crt
    14.         CA_ROOT_CA: /etc/ssl/certs/ca-certificates.crt
    15.   components:
    16.     pilot:
    17.       enabled: false
    18.     ingressGateways:
    19.     - name: istio-ingressgateway
    20.       enabled: false
    21.     istiodRemote:
    22.       enabled: true
    23.   values:
    24.     global:
    25.       caAddress: $EXTERNAL_ISTIOD_ADDR:15012
    26.       istioNamespace: external-istiod
    27.       meshID: mesh1
    28.       multiCluster:
    29.         clusterName: $REMOTE_CLUSTER_NAME
    30.     istiodRemote:
    31.       injectionURL: https://$EXTERNAL_ISTIOD_ADDR:15017/inject
    32.     base:
    33.       validationURL: https://$EXTERNAL_ISTIOD_ADDR:15017/validate
    34. EOF

    然后，在远程集群上安装配置：

    1. $ istioctl manifest generate -f remote-config-cluster.yaml | kubectl apply --context="${CTX_REMOTE_CLUSTER}" -f -

  2. 确认远程集群已安装 Webhook，Secret 和 Configmap：

    1. $ kubectl get mutatingwebhookconfiguration -n external-istiod --context="${CTX_REMOTE_CLUSTER}"
    2. NAME                                     WEBHOOKS   AGE
    3. istio-sidecar-injector-external-istiod   4          6m24s
    1. $ kubectl get validatingwebhookconfiguration -n external-istiod --context="${CTX_REMOTE_CLUSTER}"
    2. NAME                     WEBHOOKS   AGE
    3. istiod-external-istiod   1          6m32s
    1. $ kubectl get configmaps -n external-istiod --context="${CTX_REMOTE_CLUSTER}"
    2. NAME                                   DATA   AGE
    3. istio                                  2      2m1s
    4. istio-ca-root-cert                     1      2m9s
    5. istio-leader                           0      2m9s
    6. istio-namespace-controller-election    0      2m11s
    7. istio-sidecar-injector                 2      2m1s
    8. istio-validation-controller-election   0      2m9s
    1. $ kubectl get secrets -n external-istiod --context="${CTX_REMOTE_CLUSTER}"
    2. NAME                                               TYPE                                  DATA   AGE
    3. default-token-m9nnj                                kubernetes.io/service-account-token   3      2m37s
    4. istio-ca-secret                                    istio.io/ca-root                      5      18s
    5. istio-reader-service-account-token-prnvv           kubernetes.io/service-account-token   3      2m31s
    6. istiod-service-account-token-z2cvz                 kubernetes.io/service-account-token   3      2m30s

网格管理步骤

现在 Istio 已启动并正在运行，网格管理员仅需要在网格中部署和配置服务，包括网关（如果需要）。

部署一个简单应用

  1. 在远程集群上创建 sample 名称空间并启用标签注入：

    1. $ kubectl create --context="${CTX_REMOTE_CLUSTER}" namespace sample
    2. $ kubectl label --context="${CTX_REMOTE_CLUSTER}" namespace sample istio-injection=enabled

  2. 部署示例 helloworld（v1）和 sleep：

    1. $ kubectl apply -f samples/helloworld/helloworld.yaml -l service=helloworld -n sample --context="${CTX_REMOTE_CLUSTER}"
    2. $ kubectl apply -f samples/helloworld/helloworld.yaml -l version=v1 -n sample --context="${CTX_REMOTE_CLUSTER}"
    3. $ kubectl apply -f samples/sleep/sleep.yaml -n sample --context="${CTX_REMOTE_CLUSTER}"

  3. 等几秒钟，helloworld 和 sleep Pod 将以 Sidecar 注入的方式运行：

    1. $ kubectl get pod -n sample --context="${CTX_REMOTE_CLUSTER}"
    2. NAME                             READY   STATUS    RESTARTS   AGE
    3. helloworld-v1-5b75657f75-ncpc5   2/2     Running   0          10s
    4. sleep-64d7d56698-wqjnm           2/2     Running   0          9s

  4. sleep Pod 向 helloworld Pod 服务发送请求：

    1. $ kubectl exec --context="${CTX_REMOTE_CLUSTER}" -n sample -c sleep \
    2.     "$(kubectl get pod --context="${CTX_REMOTE_CLUSTER}" -n sample -l app=sleep -o jsonpath='{.items[0].metadata.name}')" \
    3.     -- curl -sS helloworld.sample:5000/hello
    4. Hello version: v1, instance: helloworld-v1-5b75657f75-ncpc5

启用网关

  1. 在远程集群上启用 Ingress 网关：

    1. $ cat <<EOF > istio-ingressgateway.yaml
    2. apiVersion: operator.istio.io/v1alpha1
    3. kind: IstioOperator
    4. spec:
    5.   profile: empty
    6.   components:
    7.     ingressGateways:
    8.     - namespace: external-istiod
    9.       name: istio-ingressgateway
    10.       enabled: true
    11.   values:
    12.     gateways:
    13.       istio-ingressgateway:
    14.         injectionTemplate: gateway
    15. EOF
    16. $ istioctl install -f istio-ingressgateway.yaml --context="${CTX_REMOTE_CLUSTER}"

  2. 在远程集群上启用 Egress 网关或者其他网关（可选）：

    1. $ cat <<EOF > istio-egressgateway.yaml
    2. apiVersion: operator.istio.io/v1alpha1
    3. kind: IstioOperator
    4. spec:
    5.   profile: empty
    6.   components:
    7.     egressGateways:
    8.     - namespace: external-istiod
    9.       name: istio-egressgateway
    10.       enabled: true
    11.   values:
    12.     gateways:
    13.       istio-egressgateway:
    14.         injectionTemplate: gateway
    15. EOF
    16. $ istioctl install -f istio-egressgateway.yaml --context="${CTX_REMOTE_CLUSTER}"

  3. 确认 Istio Ingress 网关正在运行：

    1. $ kubectl get pod -l app=istio-ingressgateway -n external-istiod --context="${CTX_REMOTE_CLUSTER}"
    2. NAME                                    READY   STATUS    RESTARTS   AGE
    3. istio-ingressgateway-7bcd5c6bbd-kmtl4   1/1     Running   0          8m4s

  4. 在 Ingress 网关上暴露 helloworld 应用：

    1. $ kubectl apply -f samples/helloworld/helloworld-gateway.yaml -n sample --context="${CTX_REMOTE_CLUSTER}"

  5. 设置 GATEWAY_URL 环境变量（有关详细信息，请参阅确定ingress的IP和端口)：

    1. $ export INGRESS_HOST=$(kubectl -n external-istiod --context="${CTX_REMOTE_CLUSTER}" get service istio-ingressgateway -o jsonpath='{.status.loadBalancer.ingress[0].ip}')
    2. $ export INGRESS_PORT=$(kubectl -n external-istiod --context="${CTX_REMOTE_CLUSTER}" get service istio-ingressgateway -o jsonpath='{.spec.ports[?(@.name=="http2")].port}')
    3. $ export GATEWAY_URL=$INGRESS_HOST:$INGRESS_PORT

  6. 确认您可以通过 Ingress 网关访问 helloworld 应用：

    1. $ curl -s "http://${GATEWAY_URL}/hello"
    2. Hello version: v1, instance: helloworld-v1-5b75657f75-ncpc5

将集群添加到网格（可选）

本节介绍如何通过添加另一个远程集群将现有的外部控制平面网格扩展到多集群。 这使您可以轻松分发服务并使用位置感知路由和故障转移，以支持应用程序的高可用性。

多远程集群的外部控制平面

多远程集群的外部控制平面

与第一个远程集群不同，添加到同一外部控制平面的第二个以及后续集群不提供网格配置，而仅提供端点配置的来源，就像主远程 Istio 多集群配置中的远程集群一样。

网格操作员说明

未完待续