启用速率限制

这部分内容将向您展示如何使用 Istio 去动态限制服务间的流量。

开始之前

  1. 依照安装指引在 Kubernetes 中 安装 Istio。

    Policy enforcement 必须开启。依照 启用 Policy Enforcement 确定 policy enforcement 已经开启。

  2. 部署 Bookinfo 示例应用。

    Bookinfo 部署了 3 个版本的 reviews 服务：

    • 版本 v1 不会调用 ratings 服务。
    • 版本 v2 调用 ratings 服务，且为每个评价显示 1 到 5 颗黑色星星。
    • 版本 v3 调用 ratings 服务，且为每个评价显示 1 到 5 颗红色星星。

    您需要指定其中一个版本为默认路由。否则，当您向 reviews 服务发送请求时，Istio 会随机路由到其中一个服务上，表现为有时显示星星，有时不会。

  3. 将所有服务的默认版本设置为 v1。

    Zip

    1. $ kubectl apply -f @samples/bookinfo/networking/virtual-service-all-v1.yaml@

速率限制

在这部分，Istio 将以客户端的 IP 地址限制 productpage 的流量。 您将会使用 X-Forwarded-For 请求头作为客户端 IP 地址。也将会针对已登录的用户应用有条件的速率限制。

方便起见，配置 memory quota(memquota) 适配器用以启用速率限制。 如果在生产系统使用的是 Redis，那么启用 Redis quota (redisquota) 适配器。memquota 与 redisquota 适配器都支持 quota template， 所以他们的配置是一样的。

  1. 速率限制的配置分为两部分。

    • 客户端
      • QuotaSpec 定义 quota 名称与客户端请求的数量。
      • QuotaSpecBinding 条件化的关联 QuotaSpec 到一个或多个服务。
    • Mixer 端
      • quota instance 定义 quota 的维度。
      • memquota handler 定义 memquota 适配器的配置。
      • quota rule 定义 quota 实例何时分发到 memquota 适配器。

    执行如下命令使用 memquota 开启速率限制：

    Zip

    1. $ kubectl apply -f @samples/bookinfo/policy/mixer-rule-productpage-ratelimit.yaml@

    如果您使用 Istio 1.1.2 或更低版本，使用如下命令代替：

    Zip

    1. $ kubectl apply -f @samples/bookinfo/policy/mixer-rule-productpage-ratelimit-crd.yaml@

    memquota 处理器定义了 4 个不同的速率限制规则。默认如果没有匹配到优先规则，是 500 个请求量每秒 (1s)。 我们也定义了三个优先规则：

    • 第一种是 1 个请求量 (maxAmount 字段) 每 5s (validDuration 字段)，如果目标服务是 reviews。
    • 第二种是 500 个请求量每 1s，如果目标服务是 productpage 且来源于 10.28.11.20。
    • 第三种是 2 个请求量每 5s，如果目标服务是 productpage。

    当一个请求被处理时，第一个被匹配到的优先规则会被触发(从上到下)。

    或者

    执行如下命令使用 redisquota 开启流量限制：

    Zip

    1. $ kubectl apply -f @samples/bookinfo/policy/mixer-rule-productpage-redis-quota-rolling-window.yaml@

    注意: 替换您的配置中 rate_limit_algorithm， redis_server_url 的值.

    redisquota 处理器定义了 4 个不同的速率限制规则。默认如果没有匹配到优先规则，是 500 个请求量每秒 (1s)。 使用了 ROLLING_WINDOW 算法作为 quota 检查且为之定义了 500ms 的 bucketDuration。我们也定义了三个优先规则：

    • 第一种是 1 个请求量 (maxAmount 字段)，如果目标服务是 reviews。
    • 第二种是 500，如果目标服务是 productpage 且来源于 10.28.11.20。
    • 第三种是 2，如果目标服务是 productpage。

    当一个请求被处理时，第一个被匹配到的优先规则会被触发(从上到下)。

  2. 确认 quota 实例已被创建：

    1. $ kubectl -n istio-system get instance requestcountquota -o yaml

    quota 模板通过 memquota 或 redisquota 定义了三个维度以匹配特定的属性的方式设置优先规则。 目标服务会被设置为 destination.labels ["app"]，destination.service.host，或 "unknown" 中的第一个非空值。 表达式的更多信息，见 Expression Language。

  3. 确认 quota rule 已被创建：

    1. $ kubectl -n istio-system get rule quota -o yaml

    rule 告诉 Mixer 去调用 memquota 或 redisquota 处理器（上面创建的）且传递 requestcountquota 构造的对象（也是上面创建的）。 这里将 quota 模板与 memquota 或 redisquota 处理器的维度一一对应。

  4. 确认 QuotaSpec 已被创建：

    1. $ kubectl -n istio-system get QuotaSpec request-count -o yaml

    QuotaSpec 用值 1 定义了您上面创建的 requestcountquota。

  5. 确认 QuotaSpecBinding 已被创建：

    1. $ kubectl -n istio-system get QuotaSpecBinding request-count -o yaml

    QuotaSpecBinding 绑定了您上面创建的 QuotaSpec 与您想要生效的服务。productpage 显式的绑定了 request-count， 注意您必须定义与 QuotaSpecBinding 不同的命名空间。 如果最后一行注释被打开，service: '*' 将绑定所有服务到 QuotaSpec 使得首个 entry 是冗余的。

  6. 在浏览器上刷新 product 页面。

    request-count quota 应用于 productpage 且只允许 2 个请求量每 5 秒。如果您持续刷新页面将会看到 RESOURCE_EXHAUSTED:Quota is exhausted for: requestcount。

条件化的速率限制

在上面的例子我们为每个客户端 IP 地址的 productpage 限制了 2 rps。 考虑这样一个场景，如果您想要对已登录的用户放开速率限制。在 bookinfo 的例子中，我们用 cookie session=<sessionid> 去指代一个已登录用户。 在现实场景中您可能会用 jwt token 去实现这个目的。

您可以添加基于 cookie 的匹配条件更新 quota rule。

  1. $ kubectl -n istio-system edit rules quota
  1. ...
  2. spec:
  3.   match: match(request.headers["cookie"], "session=*") == false
  4.   actions:
  5. ...

不要启用 chrome preload， 它会预加载 cookies 从而导致此任务失败。

memquota 或 redisquota 适配器现在只有请求中存在 session=<sessionid> cookie 才会被分发。 这可以确保已登录的用户不会受限于这个 quota。

  1. 确认速率限制没有生效于已登录的用户。

    以 jason 身份登录且反复刷新 productpage 页面。现在这样做不会出现任何问题。

  2. 确认速率限制 生效 于未登录的用户。

    退出登录且反复刷新 productpage 页面。 您将会再次看到 RESOURCE_EXHAUSTED:Quota is exhausted for: requestcount。

理解原理

在先前的例子中你已经看到了 Mixer 是怎么通过匹配特定的条件对请求应用速率限制的。

每个具名的 quota 实例比如 requestcount 会提供一组计数器。 这组计数器用所有 quota 维度的笛卡尔积来定义。如果最后一个有效期内的请求数超出 maxAmount, Mixer 返回一个 RESOURCE_EXHAUSTED 消息给 Envoy 代理，然后 Envoy 返回状态码 HTTP 429 给调用者。

memquota 适配器使用一个亚秒级的滑动窗口来执行速率限制。

redisquota 适配器可以配置使用 ROLLING_WINDOW 或 FIXED_WINDOW 算法之一来执行速率限制。

适配器配置内的 maxAmount 为所有关联到 quota 实例的计数器设置了默认限制。这个默认限制应用在其他优先规则没有被匹配到的时候。 memquota/redisquota 适配器会选择第一个与请求相匹配的优先规则。一个优先规则不能指明所有的 quota 维度。 在这个例子里，0.2 qps 的规则被选择到通过只匹配了四分之三的 quota 维度。

如果您想要策略在给定的命名空间上执行而非整个 Istio 网格，可以把前面所有出现的 istio-system 替换为您想要的命名空间。

清理

  1. 如果使用 memquota，移除 memquota 速率限制配置：

    Zip

    1. $ kubectl delete -f @samples/bookinfo/policy/mixer-rule-productpage-ratelimit.yaml@

    如果您使用 Istio 1.1.2 或更低：

    Zip

    1. $ kubectl delete -f @samples/bookinfo/policy/mixer-rule-productpage-ratelimit-crd.yaml@

    或

    如果使用 redisquota，移除 redisquota 速率限制配置：

    Zip

    1. $ kubectl delete -f @samples/bookinfo/policy/mixer-rule-productpage-redis-quota-rolling-window.yaml@

  2. 移除应用路由规则：

    Zip

    1. $ kubectl delete -f @samples/bookinfo/networking/virtual-service-all-v1.yaml@

  3. 如果您不准备探索更多的任务，参考 Bookinfo cleanup 关闭整个应用。

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