在生产中运行kubernetes上的Istio

栏目: 编程工具 · 发布时间: 5年前

内容简介：什么是在这里，我想介绍基于Istio的微服务交互背后的基本原理，我将尝试证明Istio是一个解决各种问题的强大工具。在这篇文章中，我将尝试回答Istio初学者通常拥有的问题。这些是允许您更有效地使用Istio的东西。但在安装之前，我想介绍一些中心概念，并看一下Istio的组件和它们之间的交互原理。

什么是 Istio ？Istio是一种服务网格技术，为网络添加了一个抽象层。它拦截k8s集群中的全部或部分流量，并对其执行一组操作。支持哪些操作？例如，设置智能路由或实施断路器方法，设置“金丝雀部署”。此外，Istio可以对外部交互施加限制并控制集群与外部网络之间的所有路由。此外，它还支持设置策略规则，以控制不同微服务之间的活动。最后，我们可以生成一个完整的网络交互图，并使统一的度量集合对应用程序完全透明。

在这里，我想介绍基于Istio的微服务交互背后的基本原理，我将尝试证明Istio是一个解决各种问题的强大工具。在这篇文章中，我将尝试回答Istio初学者通常拥有的问题。这些是允许您更有效地使用Istio的东西。

但在安装之前，我想介绍一些中心概念，并看一下Istio的组件和它们之间的交互原理。

工作原理

Istio由两个主要部分组成 - 控制平面和数据平面。控制平面包含确保其他组件之间正确交互的基本组件。在当前版本1.0中，控制平面有三个主要组件：Pilot，Mixer，Citadel。Citadel将不在这里讨论，因为它需要为服务之间的相互TLS生成证书。让我们来看看Pilot和Mixer的设计和目的。

Pilot是主要控制组件，它分发有关我们保留在集群内部的所有信息 - 服务，端点和路由规则（例如，金丝雀部署规则或断路器规则）。

Mixer是一个可选的控制平面组件，可以收集指标，日志和有关网络交互的任何信息。它还监控政策规则的遵守情况以及对速率限制的遵守情况。

使用边车Sidecar代理容器实现数据平面组件。默认情况下，边车Sidecar代理使用的是强大的Envoy。为了确保Istio对应用程序完全透明，有一个自动注射系统。最新的实现支持kubernetes版本1.9和更新（。对于kubernetes版本1.7,1.8，您可以使用初始化程序。

边车Sidecar容器通过GRPC协议连接到Pilot，优化了集群内部变化的下推模型。自1.6版以来，GRPC已在Envoy中使用; 在Istio中，它已经从0.8版开始实现，并且是一个试验代理 - 一个配置启动参数的Go over envoy的包装器。

Pilot和Mixer是完全无状态的组件，所有状态都保存在应用程序的内存中。它们的配置在存储在etcd中的kubernetes Custom Resources中指定。Istio-agent获取Pilot地址并打开GRPC流。

正如我所说，Istio实现了对应用程序完全透明的所有功能。我们来看看其算法的工作原理如下：

  1. 部署了某个微服务的新版本。
  2. 根据边车容器注入类型，在配置阶段添加istio-init容器和istio-agent容器（envoy），或者可以将它们手动插入kubernetes实体的pod描述中。
  3. istio-init容器是一个应用pod的iptables规则的脚本。有两种方法可以将流量重定向到istio-agent容器：使用重定向iptables规则或 TPROXY 。目前默认使用重定向规则。在istio-init中，可以配置哪些流量将被拦截并发送到istio-agent。例如，为了拦截所有传入和传出的所有流量，您需要设置的参数-i和-b为*。您可以指定要拦截的特定端口。为避免拦截某个子网，可以使用该-x标志指定它。
  4. 初始化执行后，将启动容器，包括pilot-agent（envoy）。它通过GRPC连接到已部署的Pilot，并获取有关群集中所有现有服务和路由策略的信息。根据收到的数据，它配置集群并将这些映射直接映射到k8s集群中的应用程序端点。有一个重要时刻：envoy都是在开始侦听时动态配置侦听器（IP，端口对）。因此，当请求进入pod并使用iptables规则重定向到边车时，envoy准备处理这些连接并了解转发代理流量的位置。在此步骤中，信息将发送到Mixer，我们将在下面介绍。

最后，我们得到了一个完整的Envoy代理服务器网络，可以从一个点（Pilot）进行配置。因此，所有入站和出站请求都通过Envoy。此外，只拦截TCP流量。这意味着kubernetes服务IP通过UDP上的kube-dns解析而无需修改。然后，在解析器之后，envoy拦截并处理出站请求，决定请求应该发送到哪个端点（或者在有访问策略的情况下或会触发断路器算法）。

现在我们已经熟悉了Pilot，我们将了解Mixer的工作原理以及我们需要它的原因。

Mixer有两个组成部分：istio-telemetry，istio-policy（最高版本0.8，它曾经是一个单独的组件istio-mixer）。两者都是Mixer。Istio遥测技术从边车容器接收GRPC并报告有关服务交互和参数的信息。Istio-policy接受检查请求以验证是否符合策略规则。这些策略检查缓存在客户端（在边车上）一段时间。报告检查以批处理请求发送。我们将看看如何配置它以及稍后需要设置哪些参数。

Mixer应该是一个高度可用的组件，可以不间断地组装和处理遥测数据。该系统是一个多级缓冲区。最初，数据在容器的边车侧缓冲，然后在Mixer侧缓冲，最后发送到所谓的Mixer后端。因此，如果任何系统组件发生故障，缓冲区将会增长，并且在系统恢复后，将刷新缓冲区。Mixer后端是发送遥测数据的端点：statsd，newrelic等。编写自定义后端很容易，稍后我将展示如何。

综上所述，使用istio-telemetry的工作流程如下：

  1. 有两个服务，服务1向服务2发送请求。
  2. 当请求离开服务1后，将在其边车中被重定向。
  3. 边车Envoy监控服务处理请求2并准备必要的信息。
  4. 然后它使用监控报告Report请求将其发送到istio-telemetry。
  5. Istio-telemetry确定是否将此报告发送到后端，发送请求和请求内容的位置。

使用Pilot和Envoy

现在让我们看看如何使用Pilot和边车Envoy这两个基本组件来设置Istio系统。让我们回顾一下Pilot读取的基本配置（网格）：

apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
  name: istio
  namespace: istio-system
  labels:
    app: istio
    service: istio
data:
  mesh: |-
# disable tracing mechanism <b>for</b> now
    enableTracing: false
# <b>do</b> not specify mixer endpoints, so that sidecar containers <b>do</b> not send the information
    #mixerCheckServer: istio-policy.istio-system:15004
    #mixerReportServer: istio-telemetry.istio-system:15004
# interval <b>for</b> envoy to check Pilot
    rdsRefreshDelay: 5s
# <b>default</b> config <b>for</b> envoy sidecar
    defaultConfig:
      # like rdsRefreshDelay
      discoveryRefreshDelay: 5s
# path to envoy executable
      configPath: <font>"/etc/istio/proxy"</font><font>
      binaryPath: </font><font>"/usr/local/bin/envoy"</font><font>
# <b>default</b> name <b>for</b> sidecar container
      serviceCluster: istio-proxy
# time <b>for</b> envoy to wait be<b>for</b>e it shuts down all existing connections
      drainDuration: 45s
      parentShutdownDuration: 1m0s
# by <b>default</b>, REDIRECT rule <b>for</b> iptables is used. TPROXY can be used as well.
      #interceptionMode: REDIRECT
# port <b>for</b> sidecar container admin panel
      proxyAdminPort: 15000
# address <b>for</b> sending traces using zipkin protocol (not used as turned off in enableTracing option)
      zipkinAddress: tracing-collector.tracing:9411
# statsd address <b>for</b> envoy containers metrics
      # statsdUdpAddress: aggregator:8126
# turn off Mutual TLS
      controlPlaneAuthPolicy: NONE
# istio-pilot listen port to report service discovery information to sidecars
      discoveryAddress: istio-pilot.istio-system:15007
</font>

让我们将所有主要控制组件（控制平面）放在名称空间istio-system中的kubernetes中。

最低配置仅需要Pilot部署。这里我们使用 以下配置 。我们将手动配置边车容器的注入。

Init容器配置：

initContainers:
 - name: istio-init
   args:
   - -p
   - <font>"15001"</font><font>
   - -u
   - </font><font>"1337"</font><font>
   - -m
   - REDIRECT
   - -i
   - '*'
   - -b
   - '*'
   - -d
   - </font><font>""</font><font>
   image: istio/proxy_init:1.0.0
   imagePullPolicy: IfNotPresent
   resources:
     limits:
       memory: 128Mi
   securityContext:
     capabilities:
       add:
       - NET_ADMIN
</font>

边车配置：

- name: istio-proxy
         command:
         - <font>"bash"</font><font>
         - </font><font>"-c"</font><font>
         - |
           exec /usr/local/bin/pilot-agent proxy sidecar \
           --configPath \
           /etc/istio/proxy \
           --binaryPath \
           /usr/local/bin/envoy \
           --serviceCluster \
           service-name \
           --drainDuration \
           45s \
           --parentShutdownDuration \
           1m0s \
           --discoveryAddress \
           istio-pilot.istio-system:15007 \
           --discoveryRefreshDelay \
           1s \
           --connectTimeout \
           10s \
           --proxyAdminPort \
           </font><font>"15000"</font><font> \
           --controlPlaneAuthPolicy \
           NONE
         env:
         - name: POD_NAME
           valueFrom:
             fieldRef:
               fieldPath: metadata.name
         - name: POD_NAMESPACE
           valueFrom:
             fieldRef:
               fieldPath: metadata.namespace
         - name: INSTANCE_IP
           valueFrom:
             fieldRef:
               fieldPath: status.podIP
         - name: ISTIO_META_POD_NAME
           valueFrom:
             fieldRef:
               fieldPath: metadata.name
         - name: ISTIO_META_INTERCEPTION_MODE
           value: REDIRECT
         image: istio/proxyv2:1.0.0
         imagePullPolicy: IfNotPresent
         resources:
           requests:
             cpu: 100m
             memory: 128Mi
           limits:
             memory: 2048Mi
         securityContext:
           privileged: false
           readOnlyRootFilesystem: <b>true</b>
           runAsUser: 1337
         volumeMounts:
         - mountPath: /etc/istio/proxy
           name: istio-envoy
</font>

要成功部署，您需要为Pilot创建ServiceAccount，ClusterRole，ClusterRoleBinding和CRD; 有关这些的更多信息，请 点击此处 。结果，带有注入的边车envoy的服务将启动，从pilot检索所有发现数据，并处理请求。

关键是所有控制平面组件都是无状态应用程序，并且可以轻松地水平扩展。所有数据都存储在etcd中，作为kubernetes资源的自定义描述。

此外，可以在集群外部运行Istio（实验性地）并监视和共享几个kubernetes集群之间的服务发现。有关此信息，请访问 此处 。在多集群安装中，请考虑以下限制：

  1. CIDR Pod和服务CIDR在所有群集中必须是唯一的，并且不得重叠。
  2. 必须可以从群集之间的任何Pod CIDR访问所有CIDR Pod。
  3. 所有Kubernetes API服务器必须可以相互访问。

以上就是本文的全部内容，希望本文的内容对大家的学习或者工作能带来一定的帮助，也希望大家多多支持 码农网

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