一篇文章让你了解Service Mesh的明星项目Istio

早在去年，Service Mesh 这个概念就开始火起来了，今年的时候 Service Mesh 更是爆发式地发展，Service Mesh 中的明星项目 Istio 更是只用了几个月的时间就已经从 0.1 到了 1.0 了。

Istio 的背景本文不再赘述，G 家等大厂开发出来并且在后面推动支持的肯定不会弱。

根据 Istio 的官方文档，是这么定义自己的：一个用来连接、管理和加密微服务（流量）的开放平台。

an open platform to connect, manage, and secure microservices

Istio 可以让你在不修改微服务源代码的情况之下，很轻松地给微服务加上诸如负载均衡、身份验证、监控等等的功能。Istio 通过在你的微服务中部署一个 sidecar 作为所有流量的代理来达成这个目标。

总结下来，Istio 提供了以下功能：

• 流量管理（Traffic Management）

• 服务的身份认证和安全（Service Identity and Security）

• 策略配置（Policy Enforcement）

• 遥感（Telemetry）

除了这些之外，Istio 还支持很多不同的平台（尤其是 Kubernetes），并且支持自定义的组件和集成。

通过这些功能，微服务的开发和迁移变得更加容易，对于运维人员来说，也可以更方便地更改部署策略。

接下来介绍Istio的架构。Istio 是两层架构的，分别是数据层和控制层：

数据层是由所有的部署为 sidecar 的 Envoy 所组成的。

控制层有三个组件：Pilot、Mixer 和 Citadel，顾名思义是用来控制 Service Mesh 的行为的。

总体的架构如下图：

首先来看数据层的Envoy。Istio 用了一个扩展版本的 Envoy 作为底层的代理。Envoy 是一个用 C++ 开发的高性能的代理，具有非常多功能，具体的可以参考官方文档，在此不做赘述。

Envoy 在 Istio 中是以 sidecar 模式部署在 pod 里面的，Istio 通过控制 Envoy 来控制所有的流量，获取监控数据等。

接着，来看控制层的Pilot、Mixer和Citadel。Pilot 为 Envoy 提供服务发现、智能路由（如 AB 测试、金丝雀部署）和弹性流量管理功能（如超时、重试、熔断）。它负责将高层的抽象的路由规则转化成低级的 envoy 的配置。

Mixer 是一个平台无关的组件，用来控制访问策略和使用策略，同时会收集监控信息，将收集到的信息传给用户可以自定义的后端进行处理。

Citadel 提供了服务间和服务到终端用户的认证，同时可以直接将 http 流量升级成 https 流量。具体的可以查看官方文档。

下面简要介绍一下安装。在这里我打算使用 helm 进行安装。

Prerequisite

首先，你得有一个可运行的 Kubernetes 集群，我是在 GKE上开了一个三节点的集群作为测试使用。

其次，你得需要有 helm 的客户端。mac 用户可以通过 brew 来安装。

下载 release

Istio 提供了一个很方便的脚本来下载并解压最新版的 Istio，如下：

1. $ curl -L https://git.io/getLatestIstio | sh -

等下载完之后，我们可以进入文件夹，并把 bin 目录加到 path 里面：

1. $ cd istio-0.8.0

2. $ export PATH=$PWD/bin:$PATH

使用 helm 进行安装

要使用 helm 来安装 istio，首先需要在集群里面配置好 helm 和 tiller，如下：

1. $ kubectl create -f install/kubernetes/helm/helm-service-account.yaml

2. $ helm init --service-account tiller

等 helm 和 tiller 配置完之后，就可以使用 helm 来一键安装 Istio 了：

1. $ helm install install/kubernetes/helm/istio --name istio --namespace istio-system

这样，Istio 就安装好了。

为了验证安装是否成功，我们可以看一下是否部署了以下的 service：

1. $ kubectl get svc -n istio-system

2. NAME                       TYPE           CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP       PORT(S)                                                               AGE

3. istio-citadel              ClusterIP      10.19.247.33    <none>            8060/TCP,9093/TCP                                                     2m

4. istio-egressgateway        ClusterIP      10.19.244.143   <none>            80/TCP,443/TCP                                                        2m

5. istio-ingress              LoadBalancer   10.19.248.42    104.199.155.220   80:32000/TCP,443:30434/TCP                                            2m

6. istio-ingressgateway       LoadBalancer   10.19.254.155   35.229.183.83     80:31380/TCP,443:31390/TCP,31400:31400/TCP                            2m

7. istio-pilot                ClusterIP      10.19.252.30    <none>            15003/TCP,15005/TCP,15007/TCP,15010/TCP,15011/TCP,8080/TCP,9093/TCP   2m

8. istio-policy               ClusterIP      10.19.242.187   <none>            9091/TCP,15004/TCP,9093/TCP                                           2m

9. istio-sidecar-injector     ClusterIP      10.19.252.155   <none>            443/TCP                                                               2m

10. istio-statsd-prom-bridge   ClusterIP      10.19.246.99    <none>            9102/TCP,9125/UDP                                                     2m

11. istio-telemetry            ClusterIP      10.19.240.18    <none>            9091/TCP,15004/TCP,9093/TCP,42422/TCP                                 2m

12. prometheus                 ClusterIP      10.19.255.53    <none>            9090/TCP                                                              2m

并且确认以下的 Pod 是否在 running 状态：

1. $ kubectl get pods -n istio-system

2. NAME                                       READY     STATUS      RESTARTS   AGE

3. istio-citadel-7bdc7775c7-ntfkf             1/1       Running     0          3m

4. istio-egressgateway-795fc9b47-2hw69        1/1       Running     0          3m

5. istio-ingress-84659cf44c-dkgf4             1/1       Running     0          3m

6. istio-ingressgateway-7d89dbf85f-9kgth      1/1       Running     0          3m

7. istio-mixer-post-install-vg5gh             0/1       Completed   0          3m

8. istio-pilot-66f4dd866c-nwr2j               2/2       Running     0          3m

9. istio-policy-76c8896799-7l9nz              2/2       Running     0          3m

10. istio-sidecar-injector-645c89bc64-6rs5k    1/1       Running     0          3m

11. istio-statsd-prom-bridge-949999c4c-mpk6d   1/1       Running     0          3m

12. istio-telemetry-6554768879-vqmjd           2/2       Running     0          3m

13. prometheus-86cb6dd77c-vhf9s                1/1       Running     0          3m

当然，我们也可以自定义一些参数，具体的请看官方文档 –name istio –namespace istio-system)。

接下来我们部署一个应用，看看Istio是如何运作的。我们的样例应用叫做 BookInfo，这个应用由四个微服务所组成，具体架构图如下：

这个应用是用不同的语言所写的，让我们来见识一下 Istio 的魔力吧。

安装这个应用非常简单，我们只要执行以下命令即可：

1. $ kubectl apply -f samples/bookinfo/kube/bookinfo.yaml

2. $ istioctl create -f samples/bookinfo/routing/bookinfo-gateway.yaml

我们可以注意一下，在bookinfo.yaml中的 manifest 如下：

1. # Copyright 2017 Istio Authors

2. #

3. #   Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");

4. #   you may not use this file except in compliance with the License.

5. #   You may obtain a copy of the License at

6. #

7. #       http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0

8. #

9. #   Unless required by applicable law or agreed to in writing, software

10. #   distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,

11. #   WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.

12. #   See the License for the specific language governing permissions and

13. #   limitations under the License.

14. ##################################################################################################

15. # Details service

16. ##################################################################################################

17. apiVersion: v1

18. kind: Service

19. metadata:

20.  name: details

21.  labels:

22.    app: details

23. spec:

24.  ports:

25.  - port: 9080

26.    name: http

27.  selector:

28.    app: details

29. ---

30. apiVersion: extensions/v1beta1

31. kind: Deployment

32. metadata:

33.  name: details-v1

34. spec:

35.  replicas: 1

36.  template:

37.    metadata:

38.      labels:

39.        app: details

40.        version: v1

41.    spec:

42.      containers:

43.      - name: details

44.        image: istio/examples-bookinfo-details-v1:1.5.0

45.        imagePullPolicy: IfNotPresent

46.        ports:

47.        - containerPort: 9080

48. ---

49. ...

但是我们真正部署出来后，变成了这样：

1. apiVersion: v1

2. kind: Pod

3. metadata:

4.  annotations:

5.    sidecar.istio.io/status: '{"version":"55c9e544b52e1d4e45d18a58d0b34ba4b72531e45fb6d1572c77191422556ffc","initContainers":["istio-init"],"containers":["istio-proxy"],"volumes":["istio-envoy","istio-certs"],"imagePullSecrets":null}'

6.  creationTimestamp: 2018-07-05T09:10:55Z

7.  generateName: details-v1-5f94c6d66b-

8.  labels:

9.    app: details

10.    pod-template-hash: "1950728226"

11.    version: v1

12.  name: details-v1-5f94c6d66b-jj6lz

13.  namespace: default

14.  ownerReferences:

15.  - apiVersion: apps/v1

16.    blockOwnerDeletion: true

17.    controller: true

18.    kind: ReplicaSet

19.    name: details-v1-5f94c6d66b

20.    uid: 528aa360-8033-11e8-8cec-0e04fb7e7092

21.  resourceVersion: "15620"

22.  selfLink: /api/v1/namespaces/default/pods/details-v1-5f94c6d66b-jj6lz

23.  uid: 528d5618-8033-11e8-8cec-0e04fb7e7092

24. spec:

25.  containers:

26.  - image: istio/examples-bookinfo-details-v1:1.5.0

27.    imagePullPolicy: IfNotPresent

28.    name: details

29.    ports:

30.    - containerPort: 9080

31.      protocol: TCP

32.    resources: {}

33.    terminationMessagePath: /dev/termination-log

34.    terminationMessagePolicy: File

35.    volumeMounts:

36.    - mountPath: /var/run/secrets/kubernetes.io/serviceaccount

37.      name: default-token-f9mls

38.      readOnly: true

39.  - args:

40.    - proxy

41.    - sidecar

42.    - --configPath

43.    - /etc/istio/proxy

44.    - --binaryPath

45.    - /usr/local/bin/envoy

46.    - --serviceCluster

47.    - details

48.    - --drainDuration

49.    - 45s

50.    - --parentShutdownDuration

51.    - 1m0s

52.    - --discoveryAddress

53.    - istio-pilot.istio-system:15007

54.    - --discoveryRefreshDelay

55.    - 10s

56.    - --zipkinAddress

57.    - zipkin.istio-system:9411

58.    - --connectTimeout

59.    - 10s

60.    - --statsdUdpAddress

61.    - istio-statsd-prom-bridge.istio-system:9125

62.    - --proxyAdminPort

63.    - "15000"

64.    - --controlPlaneAuthPolicy

65.    - NONE

66.    env:

67.    - name: POD_NAME

68.      valueFrom:

69.        fieldRef:

70.          apiVersion: v1

71.          fieldPath: metadata.name

72.    - name: POD_NAMESPACE

73.      valueFrom:

74.        fieldRef:

75.          apiVersion: v1

76.          fieldPath: metadata.namespace

77.    - name: INSTANCE_IP

78.      valueFrom:

79.        fieldRef:

80.          apiVersion: v1

81.          fieldPath: status.podIP

82.    - name: ISTIO_META_POD_NAME

83.      valueFrom:

84.        fieldRef:

85.          apiVersion: v1

86.          fieldPath: metadata.name

87.    - name: ISTIO_META_INTERCEPTION_MODE

88.      value: REDIRECT

89.    image: docker.io/istio/proxyv2:0.8.0

90.    imagePullPolicy: IfNotPresent

91.    name: istio-proxy

92.    resources:

93.      requests:

94.        cpu: 100m

95.        memory: 128Mi

96.    securityContext:

97.      privileged: false

98.      readOnlyRootFilesystem: true

99.      runAsUser: 1337

100.    terminationMessagePath: /dev/termination-log

101.    terminationMessagePolicy: File

102.    volumeMounts:

103.    - mountPath: /etc/istio/proxy

104.      name: istio-envoy

105.    - mountPath: /etc/certs/

106.      name: istio-certs

107.      readOnly: true

108.    - mountPath: /var/run/secrets/kubernetes.io/serviceaccount

109.      name: default-token-f9mls

110.      readOnly: true

111.  dnsPolicy: ClusterFirst

112.  initContainers:

113.  - args:

114.    - -p

115.    - "15001"

116.    - -u

117.    - "1337"

118.    - -m

119.    - REDIRECT

120.    - -i

121.    - '*'

122.    - -x

123.    - ""

124.    - -b

125.    - 9080,

126.    - -d

127.    - ""

128.    image: docker.io/istio/proxy_init:0.8.0

129.    imagePullPolicy: IfNotPresent

130.    name: istio-init

131.    resources: {}

132.    securityContext:

133.      capabilities:

134.        add:

135.        - NET_ADMIN

136.      privileged: true

137.    terminationMessagePath: /dev/termination-log

138.    terminationMessagePolicy: File

139.    volumeMounts:

140.    - mountPath: /var/run/secrets/kubernetes.io/serviceaccount

141.      name: default-token-f9mls

142.      readOnly: true

143.  nodeName: ip-172-31-39-23

144.  restartPolicy: Always

145.  schedulerName: default-scheduler

146.  securityContext: {}

147.  serviceAccount: default

148.  serviceAccountName: default

149.  terminationGracePeriodSeconds: 30

150.  tolerations:

151.  - effect: NoExecute

152.    key: node.kubernetes.io/not-ready

153.    operator: Exists

154.    tolerationSeconds: 300

155.  - effect: NoExecute

156.    key: node.kubernetes.io/unreachable

157.    operator: Exists

158.    tolerationSeconds: 300

159.  volumes:

160.  - emptyDir:

161.      medium: Memory

162.    name: istio-envoy

163.  - name: istio-certs

164.    secret:

165.      defaultMode: 420

166.      optional: true

167.      secretName: istio.default

168.  - name: default-token-f9mls

169.    secret:

170.      defaultMode: 420

171.      secretName: default-token-f9mls

可以看到，本来只有一个 container 的，现在里面多了一个 container 和 initContainer。这个就是 Istio 的 Auto Injection，可以自动把 sidecar 注入到 Pod 里面，让我们不需要手动一个一个修改 yaml 文件，也防止手动修改过程中出错的可能。

使用实例

这里我们以路由设置为例子。

首先我们打开刚才部署好的这个应用的网页，可以看到页面右方的 Book Reviews 部分里面每次刷新都会随机性地出现黑星星、红星星和没有星星三种情况，这是因为我们有三个不同的 backend，路由在默认情况下会随机路由到任意一个 backend 上。

我们先尝试把所有的路由都路由到 v1 版本上（就是没有星星的版本），路由规则如下：

1. apiVersion: networking.istio.io/v1alpha3

2. kind: VirtualService

3. metadata:

4.  name: details

5.  ...

6. spec:

7.  hosts:

8.  - details

9.  http:

10.  - route:

11.    - destination:

12.        host: details

13.        subset: v1

14. ---

15. apiVersion: networking.istio.io/v1alpha3

16. kind: VirtualService

17. metadata:

18.  name: productpage

19.  ...

命令如下：

1. $ istioctl create -f samples/bookinfo/routing/route-rule-all-v1.yaml

然后我们再去刷新，就会发现不管怎么刷新星星都不见了。

接着，假如我们有一个用户是 jason，我们希望他能测试 v2 的 backend，就可以用下面的路由规则：

1. kind: VirtualService

2. metadata:

3.  name: reviews

4.  ...

5. spec:

6.  hosts:

7.  - reviews

8.  http:

9.  - match:

10.    - headers:

11.        cookie:

12.          regex: ^(.*?;)?(user=jason)(;.*)?$

13.    route:

14.    - destination:

15.        host: reviews

16.        subset: v2

17.  - route:

18.    - destination:

19.        host: reviews

20.        subset: v1

命令如下：

1. $ istioctl replace -f samples/bookinfo/routing/route-rule-reviews-test-v2.yaml

这时候，我们打开网页，以 jason 这个用户登录（密码随便填），就会发现每一次访问到的都是带有黑星星的版本。

这就是 Istio 提供的路由功能。

想要了解更多可以直接访问官网： https://istio.io/ 

本文转载自：K8S中文社区

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