熔断

本任务展示如何为连接、请求以及异常检测配置熔断。

熔断，是创建弹性微服务应用程序的重要模式。熔断能够使您的应用程序具备应对来自故障、潜在峰值和其他 未知网络因素影响的能力。

这个任务中，你将配置熔断规则，然后通过有意的使熔断器“跳闸”来测试配置。

开始之前

  • 跟随安装指南安装 Istio。

  • 启动 httpbin 样例程序。

    如果您启用了 sidecar 自动注入，通过以下命令部署 httpbin 服务：

    Zip

    1. $ kubectl apply -f @samples/httpbin/httpbin.yaml@

    否则，您必须在部署 httpbin 应用程序前进行手动注入，部署命令如下：

    Zip

    1. $ kubectl apply -f <(istioctl kube-inject -f @samples/httpbin/httpbin.yaml@)

应用程序 httpbin 作为此任务的后端服务。

配置熔断器

  1. 创建一个目标规则，在调用 httpbin 服务时应用熔断设置：

    如果您的 Istio 启用了双向 TLS 身份验证，则必须在应用目标规则之前将 TLS 流量策略 mode：ISTIO_MUTUAL 添加到 DestinationRule 。否则请求将产生 503 错误，如这里所述。

    1. $ kubectl apply -f - <<EOF
    2. apiVersion: networking.istio.io/v1alpha3
    3. kind: DestinationRule
    4. metadata:
    5.   name: httpbin
    6. spec:
    7.   host: httpbin
    8.   trafficPolicy:
    9.     connectionPool:
    10.       tcp:
    11.         maxConnections: 1
    12.       http:
    13.         http1MaxPendingRequests: 1
    14.         maxRequestsPerConnection: 1
    15.     outlierDetection:
    16.       consecutiveErrors: 1
    17.       interval: 1s
    18.       baseEjectionTime: 3m
    19.       maxEjectionPercent: 100
    20. EOF

  2. 验证目标规则是否已正确创建：

    1. $ kubectl get destinationrule httpbin -o yaml
    2. apiVersion: networking.istio.io/v1alpha3
    3. kind: DestinationRule
    4. metadata:
    5.   name: httpbin
    6.   ...
    7. spec:
    8.   host: httpbin
    9.   trafficPolicy:
    10.     connectionPool:
    11.       http:
    12.         http1MaxPendingRequests: 1
    13.         maxRequestsPerConnection: 1
    14.       tcp:
    15.         maxConnections: 1
    16.     outlierDetection:
    17.       baseEjectionTime: 180.000s
    18.       consecutiveErrors: 1
    19.       interval: 1.000s
    20.       maxEjectionPercent: 100

增加一个客户

创建客户端程序以发送流量到 httpbin 服务。这是一个名为 Fortio 的负载测试客户的，其可以控制连接数、并发数及发送 HTTP 请求的延迟。通过 Fortio 能够有效的触发前面 在 DestinationRule 中设置的熔断策略。

  1. 向客户端注入 Istio Sidecar 代理，以便 Istio 对其网络交互进行管理：

    Zip

    1. $ kubectl apply -f <(istioctl kube-inject -f @samples/httpbin/sample-client/fortio-deploy.yaml@)

  2. 登入客户端 Pod 并使用 Fortio 工具调用 httpbin 服务。-curl 参数表明发送一次调用：

    1. $ FORTIO_POD=$(kubectl get pod | grep fortio | awk '{ print $1 }')
    2. $ kubectl exec -it $FORTIO_POD  -c fortio /usr/bin/fortio -- load -curl  http://httpbin:8000/get
    3. HTTP/1.1 200 OK
    4. server: envoy
    5. date: Tue, 16 Jan 2018 23:47:00 GMT
    6. content-type: application/json
    7. access-control-allow-origin: *
    8. access-control-allow-credentials: true
    9. content-length: 445
    10. x-envoy-upstream-service-time: 36
    12. {
    13.   "args": {},
    14.   "headers": {
    15.     "Content-Length": "0",
    16.     "Host": "httpbin:8000",
    17.     "User-Agent": "istio/fortio-0.6.2",
    18.     "X-B3-Sampled": "1",
    19.     "X-B3-Spanid": "824fbd828d809bf4",
    20.     "X-B3-Traceid": "824fbd828d809bf4",
    21.     "X-Ot-Span-Context": "824fbd828d809bf4;824fbd828d809bf4;0000000000000000",
    22.     "X-Request-Id": "1ad2de20-806e-9622-949a-bd1d9735a3f4"
    23.   },
    24.   "origin": "127.0.0.1",
    25.   "url": "http://httpbin:8000/get"
    26. }

可以看到调用后端服务的请求已经成功！接下来，可以测试熔断。

触发熔断器

在 DestinationRule 配置中，您定义了 maxConnections: 1 和 http1MaxPendingRequests: 1。 这些规则意味着，如果并发的连接和请求数超过一个，在 istio-proxy 进行进一步的请求和连接时，后续请求或 连接将被阻止。

  1. 发送并发数为 2 的连接（-c 2），请求 20 次（-n 20）：

    1. $ kubectl exec -it $FORTIO_POD  -c fortio -- /usr/bin/fortio load -c 2 -qps 0 -n 20 -loglevel Warning http://httpbin:8000/get
    2. Fortio 0.6.2 running at 0 queries per second, 2->2 procs, for 5s: http://httpbin:8000/get
    3. Starting at max qps with 2 thread(s) [gomax 2] for exactly 20 calls (10 per thread + 0)
    4. 23:51:10 W http.go:617> Parsed non ok code 503 (HTTP/1.1 503)
    5. Ended after 106.474079ms : 20 calls. qps=187.84
    6. Aggregated Function Time : count 20 avg 0.010215375 +/- 0.003604 min 0.005172024 max 0.019434859 sum 0.204307492
    7. # range, mid point, percentile, count
    8. >= 0.00517202 <= 0.006 , 0.00558601 , 5.00, 1
    9. > 0.006 <= 0.007 , 0.0065 , 20.00, 3
    10. > 0.007 <= 0.008 , 0.0075 , 30.00, 2
    11. > 0.008 <= 0.009 , 0.0085 , 40.00, 2
    12. > 0.009 <= 0.01 , 0.0095 , 60.00, 4
    13. > 0.01 <= 0.011 , 0.0105 , 70.00, 2
    14. > 0.011 <= 0.012 , 0.0115 , 75.00, 1
    15. > 0.012 <= 0.014 , 0.013 , 90.00, 3
    16. > 0.016 <= 0.018 , 0.017 , 95.00, 1
    17. > 0.018 <= 0.0194349 , 0.0187174 , 100.00, 1
    18. # target 50% 0.0095
    19. # target 75% 0.012
    20. # target 99% 0.0191479
    21. # target 99.9% 0.0194062
    22. Code 200 : 19 (95.0 %)
    23. Code 503 : 1 (5.0 %)
    24. Response Header Sizes : count 20 avg 218.85 +/- 50.21 min 0 max 231 sum 4377
    25. Response Body/Total Sizes : count 20 avg 652.45 +/- 99.9 min 217 max 676 sum 13049
    26. All done 20 calls (plus 0 warmup) 10.215 ms avg, 187.8 qps

    有趣的是，几乎所有的请求都完成了！istio-proxy 确实允许存在一些误差。

    1. Code 200 : 19 (95.0 %)
    2. Code 503 : 1 (5.0 %)

  2. 将并发连接数提高到 3 个：

    1. $ kubectl exec -it $FORTIO_POD  -c fortio -- /usr/bin/fortio load -c 3 -qps 0 -n 30 -loglevel Warning http://httpbin:8000/get
    2. Fortio 0.6.2 running at 0 queries per second, 2->2 procs, for 5s: http://httpbin:8000/get
    3. Starting at max qps with 3 thread(s) [gomax 2] for exactly 30 calls (10 per thread + 0)
    4. 23:51:51 W http.go:617> Parsed non ok code 503 (HTTP/1.1 503)
    5. 23:51:51 W http.go:617> Parsed non ok code 503 (HTTP/1.1 503)
    6. 23:51:51 W http.go:617> Parsed non ok code 503 (HTTP/1.1 503)
    7. 23:51:51 W http.go:617> Parsed non ok code 503 (HTTP/1.1 503)
    8. 23:51:51 W http.go:617> Parsed non ok code 503 (HTTP/1.1 503)
    9. 23:51:51 W http.go:617> Parsed non ok code 503 (HTTP/1.1 503)
    10. 23:51:51 W http.go:617> Parsed non ok code 503 (HTTP/1.1 503)
    11. 23:51:51 W http.go:617> Parsed non ok code 503 (HTTP/1.1 503)
    12. 23:51:51 W http.go:617> Parsed non ok code 503 (HTTP/1.1 503)
    13. 23:51:51 W http.go:617> Parsed non ok code 503 (HTTP/1.1 503)
    14. 23:51:51 W http.go:617> Parsed non ok code 503 (HTTP/1.1 503)
    15. Ended after 71.05365ms : 30 calls. qps=422.22
    16. Aggregated Function Time : count 30 avg 0.0053360199 +/- 0.004219 min 0.000487853 max 0.018906468 sum 0.160080597
    17. # range, mid point, percentile, count
    18. >= 0.000487853 <= 0.001 , 0.000743926 , 10.00, 3
    19. > 0.001 <= 0.002 , 0.0015 , 30.00, 6
    20. > 0.002 <= 0.003 , 0.0025 , 33.33, 1
    21. > 0.003 <= 0.004 , 0.0035 , 40.00, 2
    22. > 0.004 <= 0.005 , 0.0045 , 46.67, 2
    23. > 0.005 <= 0.006 , 0.0055 , 60.00, 4
    24. > 0.006 <= 0.007 , 0.0065 , 73.33, 4
    25. > 0.007 <= 0.008 , 0.0075 , 80.00, 2
    26. > 0.008 <= 0.009 , 0.0085 , 86.67, 2
    27. > 0.009 <= 0.01 , 0.0095 , 93.33, 2
    28. > 0.014 <= 0.016 , 0.015 , 96.67, 1
    29. > 0.018 <= 0.0189065 , 0.0184532 , 100.00, 1
    30. # target 50% 0.00525
    31. # target 75% 0.00725
    32. # target 99% 0.0186345
    33. # target 99.9% 0.0188793
    34. Code 200 : 19 (63.3 %)
    35. Code 503 : 11 (36.7 %)
    36. Response Header Sizes : count 30 avg 145.73333 +/- 110.9 min 0 max 231 sum 4372
    37. Response Body/Total Sizes : count 30 avg 507.13333 +/- 220.8 min 217 max 676 sum 15214
    38. All done 30 calls (plus 0 warmup) 5.336 ms avg, 422.2 qps

    现在，您将开始看到预期的熔断行为，只有 63.3% 的请求成功，其余的均被熔断器拦截：

    1. Code 200 : 19 (63.3 %)
    2. Code 503 : 11 (36.7 %)

  3. 查询 istio-proxy 状态以了解更多熔断详情:

    1. $ kubectl exec $FORTIO_POD -c istio-proxy -- pilot-agent request GET stats | grep httpbin | grep pending
    2. cluster.outbound|80||httpbin.springistio.svc.cluster.local.upstream_rq_pending_active: 0
    3. cluster.outbound|80||httpbin.springistio.svc.cluster.local.upstream_rq_pending_failure_eject: 0
    4. cluster.outbound|80||httpbin.springistio.svc.cluster.local.upstream_rq_pending_overflow: 12
    5. cluster.outbound|80||httpbin.springistio.svc.cluster.local.upstream_rq_pending_total: 39

    可以看到 upstream_rq_pending_overflow 值 12，这意味着，目前为止已有 12 个调用被标记为熔断。

清理

  1. 清理规则:

    1. $ kubectl delete destinationrule httpbin

  2. 下线 httpbin 服务和客户端：

    1. $ kubectl delete deploy httpbin fortio-deploy
    2. $ kubectl delete svc httpbin