MOSN 作为 Istio 的数据平面

本文将介绍如何使用 MOSN 在 Istio 框架下搭建 Service Mesh 的开发环境，并验证 MOSN 的一些基础路由能力、负载均衡能力等。

MOSN 已通过 Istio 1.5.2 的 BookInfo 测试，关于最新版 Istio 的支持情况可关注 MOSN Istio WG。

本文介绍的内容将包括 :

  • MOSN 与 Istio 的关系
  • MOSN 与 Istio 的 proxyv2 镜像 build 方法
  • 准备工作
  • 部署 Istio 与 MOSN
  • Bookinfo 实验

MOSN 与 Istio 的关系

我们曾在 MOSN 介绍中介绍过，MOSN 是一款采用 Go 语言开发的 Service Mesh 数据平面代理。

下图是 Istio 整体框架下，MOSN 的工作示意图。

MOSN 介绍

MOSN 与 Istio 的 proxyv2 镜像 build 方法

MOSN 提供了如下两种方式来构建 Istio 的 proxyv2 镜像，如果只有 MOSN 代码发生变化，则推荐使用方式二。

方式一（更新 Istio 版本）

1、下载对应的 Istio 版本，当前 MOSN 的 master 分支是支持 istio 1.5.2 ，feature-istio_adapter 分支是支持 istio 1.7.x。 2、下载完 Istio 代码后，进入到 istio 目录执行如下命令： 注意：在执行如下命令前，还需要做一些准备工作，将对应的 mosn 版本编译为二进制后压缩为 mosn.tgz 并上传至对应的存储服务中（如 github），另外 macos 的也得编译一份 mosn-macos.tar.gz ：

  1. ISTIO_ENVOY_VERSION=v0.15.0                                                                            # 对应 mosn 的版本
  2. ISTIO_ENVOY_RELEASE_URL=https://github.com/mosn/mosn/releases/download/0.15.0/mosn.tgz                 # 对应 Linux 环境下的二进制压缩包下载路径（存储路径需自定义）
  3. ISTIO_ENVOY_MACOS_RELEASE_URL=https://github.com/mosn/mosn/releases/download/0.15.0/mosn-macos.tar.gz  # 对应 Macos 环境下的二进制压缩包下载路径
  4. ISTIO_ENVOY_MACOS_RELEASE_NAME=mosn-0.15.0                                                             # 设置 macos 的 sidecar 名称
  5. SIDECAR=mosn                                                                                           # 设置 istio 的 sidecar 为 mosn
  6. make docker.proxyv2                                                                                    # 编译构建 proxv2 镜像

另外由于目前 istio 默认在构建 proxyv2 image 的时候会默认加载 wasm，所以需要显示的在其编译脚本里面注释掉 wasm 相关的编译内容：

  1. bin/init.sh
  2. bin/update_proxy.sh
  3. tools/istio-docker.mk

3、将新构建的 proxyv2 镜像打上对应的版本 tag

  1. docker images | grep proxyv2                                                                           # 找到上一步 build 出来的 image，如名称为${PROXYV2} 版本为 ${TAG}
  2. docker tag ${PROXYV2}:${TAG}  mosnio/proxyv2:${MOSNVERSION}                                            # ${MOSNVERSION}代码 MOSN 版本 ，其值是 `cat ./VERSION` 的输出

方式二（更新 MOSN 版本）

将编译好的 mosn 二进制拷贝到当前目录并在当前目录增加 Dockerfile 文件,其文件内容如下：

  1. FROM mosnio/proxyv2:1.5.2-mosn
  2. COPY mosn /usr/local/bin/mosn

然后在当前目录执行如下命令：

  1. docker build --no-cache --rm -t mosnio/proxyv2:${MOSNVERSION} ./

其中 ${MOSNVERSION} 的值是 cat ./VERSION 的输出，当执行完成后就会在本地生成一个 mosnio/proxyv2 镜像。

准备工作

本文以 macOS 为例，其他环境可以安装对应版本的软件。

安装 hyperkit

先安装 docker-for-mac，之后安装驱动

安装 docker

下载软件包安装，或者使用如下的命令安装。

  1. $ brew cask install docker

安装驱动

  1. $ curl -LO https://storage.googleapis.com/minikube/releases/latest/docker-machine-driver-hyperkit \
  2. && chmod +x docker-machine-driver-hyperkit \
  3. && sudo mv docker-machine-driver-hyperkit /usr/local/bin/ \
  4. && sudo chown root:wheel /usr/local/bin/docker-machine-driver-hyperkit \
  5. && sudo chmod u+s /usr/local/bin/docker-machine-driver-hyperkit

安装 Minikube（也可以购买商业 Kubernetes 集群）

推荐使用 Minikube v0.28 以上来体验，请参考 minikube doc。

  1. $ brew cask install minikube

启动 Minikube

注意，pilot 至少需要 2G 内存，所以在启动的时候，可以通过加参数的方法给 minikube 添加分配的资源，如果你机器的资源不够，推荐使用商业版本的 Kubernetes 集群。

  1. $ minikube start --memory=8192 --cpus=4 --kubernetes-version=v1.15.0 --vm-driver=hyperkit

创建 istio 命名空间

  1. $ kubectl create namespace istio-system

安装 kubectl 命令行工具

kubectl 是用于针对 Kubernetes 集群运行命令的命令行接口，安装参考 kubectl doc。

  1. $ brew install kubernetes-cli

部署Istio与MOSN

安装 Istio

您可以在 Istio release 页面下载与您操作系统匹配的压缩文件，该文件中包含：安装文件、示例和 istioctl 命令行工具。使用如下命令来下载 Istio（本文示例使用的是 Istio 1.5.2）：

  1. $ export ISTIO_VERSION=1.5.2 && curl -L https://istio.io/downloadIstio | sh -

下载的 Istio 包名为 istio-1.5.2，包含：

  • install/kubernetes：包含 Kubernetes 相关的 YAML 安装文件;
  • examples/：包含示例应用程序;
  • bin/：包含 istioctl 的客户端文件;

切换到 Istio 包所在目录：

  1. $ cd istio-$ISTIO_VERSION/

使用如下命令将 istioctl 客户端路径加入 $PATH 中：

  1. $ export PATH=$PATH:$(pwd)/bin

截止目前，我们已经可以通过 istioctl 命令行工具来灵活的自定义 Istio 控制平面和数据平面配置参数。

设置 MOSN 作为 Istio 的 Sidecar

通过 istioctl 命令的参数指定 MOSN 作为 Istio 中的数据面：

  1. $ istioctl manifest apply  --set .values.global.proxy.image="mosnio/proxyv2:1.5.2-mosn"   --set meshConfig.defaultConfig.binaryPath="/usr/local/bin/mosn"

修改 prometheus deployment

当前版本的部署的 istio 自带的 prometheus，有2个小问题需要手动调整下。

  1. $ kubectl edit deployments -n istio-system prometheus
  1. 将容器 istio-proxy 的镜像改为 mosnio/proxyv2:1.5.2-mosn
  2. 将容器 istio-proxy 启动参数中的 --binaryPath 的值改为 /usr/local/bin/mosn

验证安装

检查 Istio 相关 pod 服务是否部署成功：

  1. $ kubectl get pod -n istio-system
  2. NAME                                    READY   STATUS    RESTARTS   AGE
  3. istio-ingressgateway-6f68796974-mtp2q   1/1     Running   0          6h10m
  4. istiod-768488f855-c7bf6                 1/1     Running   0          6h35m
  5. prometheus-6cd5bb8f99-8szvt             2/2     Running   0          13m

如果服务状态 STATUS 为 Running，则表示 Istio 已经成功安装，后面就可以部署 Bookinfo 示例了。

我们可以登录到 istio-ingressgateway-6f68796974-mtp2q pod 上查看该网关已经成功使用MOSN作为 ingress-gateway：

  1. $ kubectl -n istio-system exec -it istio-ingressgateway-6f68796974-mtp2q -- bash
  2. root@istio-ingressgateway-6f68796974-mtp2q:/# ps aux | grep mosn
  3. root        21  0.1  0.3 129588 26080 ?        Sl   10:47   0:38 /usr/local/bin/mosn start --config /etc/istio/proxy/envoy-rev0.json --service-cluster istio-ingressgateway --service-node router~172.17.0.5~istio-ingressgateway-6f68796974-mtp2q.istio-system~istio-system.svc.cluster.local
  4. root        57  0.0  0.0  11468  1012 pts/0    S+   16:58   0:00 grep --color=auto mosn

Bookinfo 示例

MOSN 已通过 Istio 1.5.2 的 BookInfo 测试，相关支持动态请关注 MOSN Istio WG。

可以通过 MOSN with Istio 的教程来进行 Bookinfo 示例的演示操作，另外在该教程中您也可以找到更多关于使用 MOSN 和 Istio 的说明。

BookInfo 实验

BookInfo 是一个类似豆瓣的图书应用，它包含四个基础服务：

  • Product Page：主页，由 python 开发，展示所有图书信息，它会调用 Reviews 和 Details 服务
  • Reviews：评论，由 java 开发，展示图书评论，会调用 Ratings 服务
  • Ratings：评分服务，由 nodejs 开发
  • Details：图书详情，由 ruby 开发

bookinfo

部署 BookInfo 应用并注入 MOSN

详细过程可以参考 BookInfo doc

通过 kube-inject 的方式实现Sidecar注入：

  1. $ istioctl kube-inject -f samples/bookinfo/platform/kube/bookinfo.yaml > bookinfo.yaml && sed -i "s/\/usr\/local\/bin\/envoy/\/usr\/local\/bin\/mosn/g" ./bookinfo.yaml

部署注入 Sidecar 后的 Bookinfo 应用：

  1. $ kubectl apply -f bookinfo.yaml

验证部署是否成功：

  1. $ kubectl get services
  2. NAME          TYPE        CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP   PORT(S)    AGE
  3. details       ClusterIP   10.107.154.89   <none>        9080/TCP   65m
  4. kubernetes    ClusterIP   10.96.0.1       <none>        443/TCP    10h
  5. productpage   ClusterIP   10.101.154.61   <none>        9080/TCP   65m
  6. ratings       ClusterIP   10.103.70.21    <none>        9080/TCP   65m
  7. reviews       ClusterIP   10.96.56.145    <none>        9080/TCP   65m

等待所有的 pod 等成功运行起来：

  1. $ kubectl get pods
  2. NAME                              READY   STATUS    RESTARTS   AGE
  3. details-v1-547d75b975-zrhtf       2/2     Running   0          66m
  4. productpage-v1-84b8bbd5bb-pc2hc   2/2     Running   0          66m
  5. ratings-v1-b78b5cb7-hvtwv         2/2     Running   0          66m
  6. reviews-v1-576d4b46f4-84cw9       2/2     Running   0          66m
  7. reviews-v2-68b67dcd98-d286b       2/2     Running   0          66m
  8. reviews-v3-784c6444b-blbgr        2/2     Running   0          66m

当上述状态为 Running 后，可通过如下方式确认 Bookinfo 应用是否正常运行：

  1. kubectl exec -it $(kubectl get pod -l app=ratings -o jsonpath='{.items[0].metadata.name}') -c ratings -- curl productpage:9080/productpage | grep -o "<title>.*</title>"

同样我们可以查看此时 BookInfo 应用的每一个 pod 都运行了 2 个容器，一个容器是 BookInfo 自身业务容器，另一个容器是Istio注入的 sidecar MOSN 容器。

  1. $ kubectl exec -it productpage-v1-84b8bbd5bb-pc2hc -c istio-proxy -- bash
  2. istio-proxy@productpage-v1-84b8bbd5bb-pc2hc:/$ ps aux | grep mosn
  3. istio-p+     1  0.1  0.5 153964 41372 ?        Ssl  16:59   0:04 /usr/local/bin/pilot-agent proxy sidecar --domain default.svc.cluster.local --configPath /etc/istio/proxy --binaryPath /usr/local/bin/mosn --serviceCluster productpage.default --drainDuration 45s --parentShutdownDuration 1m0s --discoveryAddress istiod.istio-system.svc:15012 --zipkinAddress zipkin.istio-system:9411 --proxyLogLevel=warning --proxyComponentLogLevel=misc:error --connectTimeout 10s --proxyAdminPort 15000 --concurrency 2 --controlPlaneAuthPolicy NONE --dnsRefreshRate 300s --statusPort 15020 --trust-domain=cluster.local --controlPlaneBootstrap=false
  4. istio-p+    18  0.1  0.3 129584 25904 ?        Sl   16:59   0:05 /usr/local/bin/mosn start --config /etc/istio/proxy/envoy-rev0.json --service-cluster productpage.default --service-node sidecar~172.17.0.14~productpage-v1-84b8bbd5bb-pc2hc.default~default.svc.cluster.local
  5. istio-p+    59  0.0  0.0  11464  1156 pts/0    S+   17:54   0:00 grep --color=auto mosn

访问 BookInfo 服务

开启 gateway 模式。

  1. $ kubectl apply -f samples/bookinfo/networking/bookinfo-gateway.yaml
  2. $ kubectl get gateway        // 查看 gateway 是否运行起来
  3. NAME               AGE
  4. bookinfo-gateway   24m

设置 GATEWAY_URL 参考文档

  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 INGRESS_HOST=$(minikube ip)
  4. $ export GATEWAY_URL=$INGRESS_HOST:$INGRESS_PORT

验证 gateway 是否生效，输出 200 表示成功。

  1. $ curl -o /dev/null -s -w "%{http_code}\n"  http://$GATEWAY_URL/productpage
  2. 200

观察页面情况

访问 http://$GATEWAY_URL/productpage (注意： $GATEWAY_URL 需要替换成你设置的地址)，正常的话通过刷新会看到如下所示 BookInfo 的界面，其中 Book Reviews 有三个版本，刷新后依次会看到(可以查看 samples/bookinfo/platform/kube/bookinfo.yaml 中的配置发现为什么是这三个版本)版本一的界面。

版本一

版本二的界面。

版本二

版本三的界面。

版本三

验证 MOSN 按 version 路由能力

首先为 BookInfo 的 service 创建一系列的 destination rules。

  1. $ kubectl apply -f samples/bookinfo/networking/destination-rule-all.yaml

指定 reviews 服务只访问 v1 版本。

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

访问 http://$GATEWAY_URL/productpage 发现 reviews 固定在如下版本一的页面不再变化。

版本一

验证 MOSN 按 weight 路由能力

我们通过下面操作将 v1 和 v3 版本各分配 50% 的流量。

  1. $ kubectl apply -f samples/bookinfo/networking/virtual-service-reviews-50-v3.yaml

访问 http://$GATEWAY_URL/productpage 这次 v1 和 v3 各有 1/2 几率出现。

验证 MOSN 按照特定 header 路由能力

BookInfo 系统右上角有一个登陆的入口，登陆以后请求会带上 end-user 这个自定义，值是 user name，Mosn 支持根据这个 header 的值来做路由。比如，我们尝试将 jason 这个用户路由到 v2 版本，其他的路由到 v1 版本（用户名和密码均是：jason，为什么是这个用户可以查看对应的 yaml 文件）。

  1. $ kubectl apply -f samples/bookinfo/networking/virtual-service-reviews-test-v2.yaml

访问 http://$GATEWAY_URL/productpage 时：

以 jason 身份登陆，会看到 v2 版本。

登录

以其他身份登录，始终在 v1 版本。

版本一

卸载 BookInfo

可以使用下面的命令来完成应用的删除和清理工作：

删除路由规则，并销毁应用的 Pod。

  1. $ sh samples/bookinfo/platform/kube/cleanup.sh

确认 BookInfo 应用已经关停：

  1. $ kubectl get virtualservices   #-- there should be no virtual services
  2. $ kubectl get destinationrules  #-- there should be no destination rules
  3. $ kubectl get gateway           #-- there should be no gateway
  4. $ kubectl get pods              #-- the Bookinfo pods should be deleted

卸载 Istio

执行如下命令，删除 Istio 相关 CRD 以及 pod 等资源：

  1. istioctl manifest generate --set .values.global.proxy.image="mosnio/proxyv2:1.5.2-mosn" --set meshConfig.defaultConfig.binaryPath="/usr/local/bin/mosn" | kubectl delete -f -

确认 Istio 是否成功卸载：

  1. $ kubectl get namespace istio-system

修改于 2021年3月5日: add go-import for proxy-wasm-go-host (847dfb6)