Ingress Gateway

除了支持 Kubernetes Ingress，Istio还提供了另一种配置模式，Istio Gateway。与 Ingress 相比，Gateway 提供了更广泛的自定义和灵活性，并允许将 Istio 功能（例如监控和路由规则）应用于进入集群的流量。

本任务描述了如何配置 Istio，以使用 Istio Gateway 来将服务暴露至服务网格之外。

开始之前

  • 遵照安装指南中的文档说明，安装 Istio。

  • 确定当前目录路径为 istio 目录。

  • 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@)

  • 根据下文描述，确定 Ingress IP 和端口。

确定 Ingress IP 和端口

执行如下指令，确定您的 Kubernetes 集群是否运行在支持外部负载均衡的环境中：

  1. $ kubectl get svc istio-ingressgateway -n istio-system
  2. NAME                   TYPE           CLUSTER-IP       EXTERNAL-IP      PORT(S)   AGE
  3. istio-ingressgateway   LoadBalancer   172.21.109.129   130.211.10.121   ...       17h

如果 EXTERNAL-IP 值已设置，说明环境正在使用外部负载均衡，可以用其为 Ingress Gateway 提供服务。如果 EXTERNAL-IP 值为 <none> （或持续显示 <pending>），说明环境没有为 Ingress Gateway 提供外部负载均衡，无法使用 Ingress Gateway。在这种情况下，您可以使用服务的 Node Port 访问网关。

选择符合自身环境的指令执行：

若已确定您的环境使用了外部负载均衡器，执行如下指令。

设置 Ingress IP 和端口：

  1. $ export INGRESS_HOST=$(kubectl -n istio-system get service istio-ingressgateway -o jsonpath='{.status.loadBalancer.ingress[0].ip}')
  2. $ export INGRESS_PORT=$(kubectl -n istio-system get service istio-ingressgateway -o jsonpath='{.spec.ports[?(@.name=="http2")].port}')
  3. $ export SECURE_INGRESS_PORT=$(kubectl -n istio-system get service istio-ingressgateway -o jsonpath='{.spec.ports[?(@.name=="https")].port}')
  4. $ export TCP_INGRESS_PORT=$(kubectl -n istio-system get service istio-ingressgateway -o jsonpath='{.spec.ports[?(@.name=="tcp")].port}')

在特定的环境下，可能会使用主机名来暴露负载均衡器，而不是 IP 地址。此时，Ingress Gateway 的 EXTERNAL-IP 值将不再是 IP 地址，而是主机名。前文设置 INGRESS_HOST 环境变量的命令将执行失败。使用下面的命令更正 INGRESS_HOST 值：

  1. $ export INGRESS_HOST=$(kubectl -n istio-system get service istio-ingressgateway -o jsonpath='{.status.loadBalancer.ingress[0].hostname}')

若您的环境未使用外部负载均衡器，需要通过 Node Port 访问。执行如下命令。

设置 Ingress 端口：

  1. $ export INGRESS_PORT=$(kubectl -n istio-system get service istio-ingressgateway -o jsonpath='{.spec.ports[?(@.name=="http2")].nodePort}')
  2. $ export SECURE_INGRESS_PORT=$(kubectl -n istio-system get service istio-ingressgateway -o jsonpath='{.spec.ports[?(@.name=="https")].nodePort}')
  3. $ export TCP_INGRESS_PORT=$(kubectl -n istio-system get service istio-ingressgateway -o jsonpath='{.spec.ports[?(@.name=="tcp")].nodePort}')

基于集群供应商，设置 Ingress IP：

  1. GKE：

    1. $ export INGRESS_HOST=worker-node-address

    需要创建防火墙规则，允许 TCP 流量通过 ingressgateway 服务的端口。执行下面的命令，设置允许流量通过 HTTP 端口、HTTPS 安全端口，或均可：

    1. $ gcloud compute firewall-rules create allow-gateway-http --allow "tcp:$INGRESS_PORT"
    2. $ gcloud compute firewall-rules create allow-gateway-https --allow "tcp:$SECURE_INGRESS_PORT"

  2. IBM Cloud Kubernetes Service:

    1. $ ibmcloud ks workers --cluster cluster-name-or-id
    2. $ export INGRESS_HOST=public-IP-of-one-of-the-worker-nodes

  3. Minikube：

    1. $ export INGRESS_HOST=$(minikube ip)

  4. Docker For Desktop：

    1. $ export INGRESS_HOST=127.0.0.1

  5. 其他环境（如：IBM Cloud Private 等）：

    1. $ export INGRESS_HOST=$(kubectl get po -l istio=ingressgateway -n istio-system -o jsonpath='{.items[0].status.hostIP}')

使用 Istio Gateway 配置 Ingress

Ingress Gateway 描述运行在网格边界的负载均衡器，负责接收传入的 HTTP/TCP 连接。其中配置了对外暴露的端口、协议等。但是，与Kubernetes Ingress 资源不同，Ingress Gateway 不包含任何流量路由配置。Ingress 流量的路由使用 Istio 路由规则来配置，和内部服务请求完全一样。

让我们一起来看如何在 80 端口为 HTTP 流量配置一个 Gateway。

  1. 创建 Istio Gateway：

    1. $ kubectl apply -f - <<EOF
    2. apiVersion: networking.istio.io/v1alpha3
    3. kind: Gateway
    4. metadata:
    5.   name: httpbin-gateway
    6. spec:
    7.   selector:
    8.     istio: ingressgateway # use Istio default gateway implementation
    9.   servers:
    10.   - port:
    11.       number: 80
    12.       name: http
    13.       protocol: HTTP
    14.     hosts:
    15.     - "httpbin.example.com"
    16. EOF

  2. 为通过 Gateway 的入口流量配置路由：

    1. $ kubectl apply -f - <<EOF
    2. apiVersion: networking.istio.io/v1alpha3
    3. kind: VirtualService
    4. metadata:
    5.   name: httpbin
    6. spec:
    7.   hosts:
    8.   - "httpbin.example.com"
    9.   gateways:
    10.   - httpbin-gateway
    11.   http:
    12.   - match:
    13.     - uri:
    14.         prefix: /status
    15.     - uri:
    16.         prefix: /delay
    17.     route:
    18.     - destination:
    19.         port:
    20.           number: 8000
    21.         host: httpbin
    22. EOF

    已为 httpbin 服务创建了Virtual Service配置，包含两个路由规则，允许流量流向路径 /status 和 /delay。

    Gateways 列表规约了哪些请求允许通 httpbin-gateway 网关。 所有其他外部请求均被拒绝并返回 404 响应。

    来自网格内部其他服务的内部请求无需遵循这些规则，而是默认遵守轮询调度路由规则。您可以为 gateways 列表添加特定的 mesh 值，将这些规则同时应用到内部请求。由于服务的内部主机名可能与外部主机名不一致（譬如：httpbin.default.svc.cluster.local），您需要同时将内部主机名添加到 hosts 列表中。 详情请参考操作指南。

  3. 使用 curl 访问 httpbin 服务：

    1. $ curl -s -I -HHost:httpbin.example.com "http://$INGRESS_HOST:$INGRESS_PORT/status/200"
    2. HTTP/1.1 200 OK
    3. server: istio-envoy
    4. ...

    注意上文命令使用 -H 标识将 HTTP 头部参数 Host 设置为 “httpbin.example.com”。该操作为必须操作，因为 Ingress Gateway 已被配置用来处理 “httpbin.example.com” 的服务请求，而在测试环境中并没有为该主机绑定 DNS，而是简单直接地向 Ingress IP 发送请求。

  4. 访问其他没有被显式暴露的 URL 时，将看到 HTTP 404 错误：

    1. $ curl -s -I -HHost:httpbin.example.com "http://$INGRESS_HOST:$INGRESS_PORT/headers"
    2. HTTP/1.1 404 Not Found
    3. ...

通过浏览器访问 Ingress 服务

在浏览器中输入 httpbin 服务的 URL 不能获得有效的响应，因为无法像 curl 那样，将请求头部参数 Host 传给浏览器。在现实场景中，这并不是问题，因为您需要合理配置被请求的主机及可解析的 DNS，从而在 URL 中使用主机的域名，譬如：https://httpbin.example.com/status/200。

为了在简单的测试和演示中绕过这个问题，请在 Gateway 和 VirtualService 配置中使用通配符 *。譬如，修改 Ingress 配置如下：

  1. $ kubectl apply -f - <<EOF
  2. apiVersion: networking.istio.io/v1alpha3
  3. kind: Gateway
  4. metadata:
  5.   name: httpbin-gateway
  6. spec:
  7.   selector:
  8.     istio: ingressgateway # use Istio default gateway implementation
  9.   servers:
  10.   - port:
  11.       number: 80
  12.       name: http
  13.       protocol: HTTP
  14.     hosts:
  15.     - "*"
  16. ---
  17. apiVersion: networking.istio.io/v1alpha3
  18. kind: VirtualService
  19. metadata:
  20.   name: httpbin
  21. spec:
  22.   hosts:
  23.   - "*"
  24.   gateways:
  25.   - httpbin-gateway
  26.   http:
  27.   - match:
  28.     - uri:
  29.         prefix: /headers
  30.     route:
  31.     - destination:
  32.         port:
  33.           number: 8000
  34.         host: httpbin
  35. EOF

此时，便可以在浏览器中输入包含 $INGRESS_HOST:$INGRESS_PORT 的 URL。譬如，输入http://$INGRESS_HOST:$INGRESS_PORT/headers，将显示浏览器发送的所有 Header 信息。

理解原理

Gateway 配置资源允许外部流量进入 Istio 服务网格，并对边界服务实施流量管理和 Istio 可用的策略特性。

在前面的步骤中，在服务网格中创建一个服务并向外部流量暴露该服务的 HTTP 端点。

问题排查

  1. 检查环境变量 INGRESS_HOST and INGRESS_PORT。确保环境变量的值有效，命令如下：

    1. $ kubectl get svc -n istio-system
    2. $ echo "INGRESS_HOST=$INGRESS_HOST, INGRESS_PORT=$INGRESS_PORT"

  2. 检查没有在相同的端口上定义其它 Istio Ingress Gateways：

    1. $ kubectl get gateway --all-namespaces

  3. 检查没有在相同的 IP 和端口上定义 Kubernetes Ingress 资源：

    1. $ kubectl get ingress --all-namespaces

  4. 如果使用了外部负载均衡器，该外部负载均衡器无法正常工作，尝试通过 Node Port 访问 Gateway。

清除

删除 Gateway 和 VirtualService 配置，并关闭服务 Httpbin：

Zip

  1. $ kubectl delete gateway httpbin-gateway
  2. $ kubectl delete virtualservice httpbin
  3. $ kubectl delete --ignore-not-found=true -f @samples/httpbin/httpbin.yaml@