距离 Istio 1.5 版本发布还有 天。

多网络网格中的虚拟机

本示例演示如何利用网关整合一个 VM 或一个裸机到部署在 Kubernetes 上的多网络 Istio 网格中。这种方式不要求 VM,裸机和集群之间可以通过 VPN 连通或者直接的网络访问。

前提条件

  • 一个或者多个 Kubernetes 集群,支持版本为:1.13, 1.14, 1.15。
  • 虚拟机(VMs)必须可以通过 IP 连接网格中的 Ingress 网关。

安装步骤

设置内容包括准备网格用于扩展,安装和配置各个 VM 。

集群上定制化安装 Istio

当添加非 Kubernetes 的服务到 Istio 网格时,第一步是 Istio 本身的安装配置,并生成让 VMs 连接到网格的配置文件。为 VM 准备集群需要使用集群管理员权限在一台机器上执行如下命令:

  1. 为您的生成的 CA 证书创建 Kubernetes secret,使用如下命令。查看 Certificate Authority (CA) certificates 获取更多细节。

    ZipZipZipZip
    $ kubectl create namespace istio-system
    $ kubectl create secret generic cacerts -n istio-system \
        --from-file=@samples/certs/ca-cert.pem@ \
        --from-file=@samples/certs/ca-key.pem@ \
        --from-file=@samples/certs/root-cert.pem@ \
        --from-file=@samples/certs/cert-chain.pem@
    
  2. 集群中部署 Istio 控制平面

     
    $ istioctl manifest apply \
        -f install/kubernetes/operator/examples/vm/values-istio-meshexpansion-gateways.yaml \
        --set coreDNS.enabled=true
    

    更多细节和定制选项,参考 installation instructions

  3. 为 VM 的服务创建 vm 命名空间

    $ kubectl create ns vm
    
  4. 定义命名空间,供 VM 加入。本示例使用 SERVICE_NAMESPACE 环境变量保存命名空间。这个环境变量的值必须与您后面在配置文件中使用的命名空间匹配。

    $ export SERVICE_NAMESPACE="vm"
    
  5. 取得初始密钥,服务账户需要在 VMs 上使用。

    $ kubectl -n $SERVICE_NAMESPACE get secret istio.default  \
        -o jsonpath='{.data.root-cert\.pem}' | base64 --decode > root-cert.pem
    $ kubectl -n $SERVICE_NAMESPACE get secret istio.default  \
        -o jsonpath='{.data.key\.pem}' | base64 --decode > key.pem
    $ kubectl -n $SERVICE_NAMESPACE get secret istio.default  \
          -o jsonpath='{.data.cert-chain\.pem}' | base64 --decode > cert-chain.pem
    
  6. 确定并保存 Istio Ingress gateway 的 IP 地址,VMs 会通过这个 IP 地址访问 CitadelPilot 和集群中的工作负载。

    $ export GWIP=$(kubectl get -n istio-system service istio-ingressgateway -o jsonpath='{.status.loadBalancer.ingress[0].ip}')
    $ echo $GWIP
    35.232.112.158
    
  7. 生成一个 cluster.env 配置并部署到 VMs 中。这个文件包含会被 Envoy 拦截和转发 Kubernetes 集群 IP 地址段。

    $ echo -e "ISTIO_CP_AUTH=MUTUAL_TLS\nISTIO_SERVICE_CIDR=$ISTIO_SERVICE_CIDR\n" > cluster.env
    
  8. 检查生成的 cluster.env 文件内容。它应该和下面示例类似:

    $ cat cluster.env
    ISTIO_CP_AUTH=MUTUAL_TLS
    ISTIO_SERVICE_CIDR=172.21.0.0/16
    
  9. 如果 VM 只是调用网格中的服务,您可以跳过这一步。否则,通过如下命令添加 VM 暴露的端口到 cluster.env 文件中。如果有必要,您后面还能修改这些端口。

    $ echo "ISTIO_INBOUND_PORTS=8888" >> cluster.env
    

设置 DNS

参考 Setup DNS 设置集群 DNS 。

设置 VM

下一步,在每台您想要添加到网格中的机器上执行如下命令:

  1. 拷贝之前创建的 cluster.env*.pem 到 VM 中。

  2. 安装 Envoy sidecar 的 Debian 包。

    $ curl -L https://storage.googleapis.com/istio-release/releases/1.5.0/deb/istio-sidecar.deb > istio-sidecar.deb
    $ sudo dpkg -i istio-sidecar.deb
    
  3. 添加 Istio gateway 的 IP 地址到 /etc/hosts 中。重新查看 集群上定制化安装 Istio 部分学习怎样获取 IP 地址。 下面的示例演示更新 /etc/hosts 文件中的 Istio gateway 地址:

    $ echo "35.232.112.158 istio-citadel istio-pilot istio-pilot.istio-system" | sudo tee -a /etc/hosts
    
  4. 安装 root-cert.pem, key.pemcert-chain.pem/etc/certs/ 下。

    $ sudo mkdir -p /etc/certs
    $ sudo cp {root-cert.pem,cert-chain.pem,key.pem} /etc/certs
    
  5. 安装 cluster.env/var/lib/istio/envoy/ 下。

    $ sudo cp cluster.env /var/lib/istio/envoy
    
  6. 移交 /etc/certs//var/lib/istio/envoy/ 下的文件所有权给 Istio proxy 。

    $ sudo chown -R istio-proxy /etc/certs /var/lib/istio/envoy
    
  7. 使用 systemctl 启动 Istio 。

    $ sudo systemctl start istio-auth-node-agent
    $ sudo systemctl start istio
    

添加 Istio 资源

下面的 Istio 资源结合 gateways 一起对添加 VMs 到网格中做支持。这些资源让 VM 和 集群摆脱了扁平网络的要求。

资源类型资源名字功能
configmapcorednsSend *.global request to istiocordns service
serviceistiocorednsResolve *.global to Istio Ingress gateway
gateway.networking.istio.iomeshexpansion-gatewayOpen port for Pilot, Citadel and Mixer
gateway.networking.istio.ioistio-multicluster-ingressgateway| Open port 15443 for inbound *.global traffic
envoyfilter.networking.istio.ioistio-multicluster-ingressgateway| Transform *.global to *. svc.cluster.local
destinationrule.networking.istio.io| istio-multicluster-destinationrule| Set traffic policy for 15443 traffic
destinationrule.networking.istio.io| meshexpansion-dr-pilotSet traffic policy for istio-pilot
destinationrule.networking.istio.io| istio-policySet traffic policy for istio-policy
destinationrule.networking.istio.io| istio-telemetrySet traffic policy for istio-telemetry
virtualservice.networking.istio.iomeshexpansion-vs-pilotSet route info for istio-pilot
virtualservice.networking.istio.iomeshexpansion-vs-citadelSet route info for istio-citadel

暴露在集群上运行的服务到 VMs

集群中每个需要被 VM 访问到的服务必须在集群中添加一个 service entry 配置。Service entry 中的 host 要求格式为 <name>.<namespace>.global,其中 name 和 namespace 分别对应服务中的名字和命名空间。

在集群中配置 httpbin service ,演示 VM 怎样访问集群中的服务。

  1. 在集群中部署 httpbin

    Zip
    $ kubectl create namespace bar
    $ kubectl label namespace bar istio-injection=enabled
    $ kubectl apply -n bar -f @samples/httpbin/httpbin.yaml@
    
  2. 在集群中为 httpbin 服务创建 service entry 。

    为了 VM 中的服务能够访问到集群中的 httpbin ,我们需要为它创建一个 service entry。Service entry 中的 host 值要求格式为 <name>.<namespace>.global,其中 name 和 namespace 分别对应远程服务中的名字和命名空间。

    因为 DNS 解析 *.global 域上的服务,您需要为这些服务分配一个 IP 地址。

    如果全局服务已经有真正的 VIPs,您可以使用它们,否则我们建议使用来自回环段 127.0.0.0/8 的还未分配的 IPs 。这些 IPs 在 pod 外不能路由。

    本示例中我们使用 127.255.0.0/16 中的 IPs 避免和常用的 IPs 例如 127.0.0.1 (localhost) 产生冲突。

    使用这些 IPs 的应用流量将被 sidecar 捕获并路由到合适的远程服务上。

    $ kubectl apply  -n bar -f - <<EOF
    apiVersion: networking.istio.io/v1alpha3
    kind: ServiceEntry
    metadata:
      name: httpbin.bar.forvms
    spec:
      hosts:
      # 格式要求必须为 name.namespace.global
      - httpbin.bar.global
      location: MESH_INTERNAL
      ports:
      - name: http1
        number: 8000
        protocol: http
      resolution: DNS
      addresses:
      #  httpbin.bar.global 将会被解析至这个 IP 地址,它对于给定集群中的各个服务必须是唯一的。
      # 这个地址不需要可路由。这个 IP 的流量将会被 sidecar 捕获并路由到合适的地方。
      # 同时这个地址也会被添加到 VM 的 /etc/hosts 中
      - 127.255.0.3
      endpoints:
      # 这是集群中 ingress gateway 的可路由地址。
      # 来自 VMs 的流量将被路由到这个地址。
      - address: ${CLUSTER_GW_ADDR}
        ports:
          http1: 15443 # Do not change this port value
    EOF
    

    上述配置会让来自 VMs 的 地址为 httpbin.bar.globalany port 的所有流量通过双向 TLS 连接被路由到指定 endpoint <IPofClusterIngressGateway>:15443

    端口为 15443 的 gateway 是一个特殊的 SNI-aware Envoy,作为结合 gateway 的网格扩张的部分在 Istio 安装部署步骤部分做了配置和安装。进入端口 15443 的流量会在目标集群中合适的内部服务的 pods 上做负载均衡(本例子,是集群中的 httpbin.bar)。

从 VM 发送请求到 Kubernetes 中的服务

机器在安装以后,就能访问运行在 Kubernetes 集群中的服务。

下面的示例演示一个使用 /etc/hosts/ 的 VM 访问运行在 Kubernetes 集群中的服务。这个服务来自 httpbin service

  1. 在添加的 VM 上,添加服务名字和地址到它的 /etc/hosts 文件中。您就可以从该 VM 连接集群上的服务了,例子如下:

    $ echo "127.255.0.3 httpbin.bar.global" | sudo tee -a /etc/hosts
    $ curl -v httpbin.bar.global:8000
    < HTTP/1.1 200 OK
    < server: envoy
    < content-type: text/html; charset=utf-8
    < content-length: 9593
    
    ... html content ...
    

server: envoy header 表示 sidecar 拦截了这个流量。

在添加的 VM 上运行服务

  1. 在 VM 实例上安装一个 HTTP 服务器处理来自端口 8888 的 HTTP 流量:

    $ python -m SimpleHTTPServer 8888
    
  2. 指定 VM 实例的 IP 地址。

  3. 添加 VM 服务到网格中

    $ istioctl experimental add-to-mesh external-service vmhttp ${VM_IP} http:8888 -n ${SERVICE_NAMESPACE}
    
  4. 在 Kubernetes 集群中部署一个运行 sleep 服务的 pod,并等待它的状态变为 ready:

    Zip
    $ kubectl apply -f @samples/sleep/sleep.yaml@
    $ kubectl get pod
    NAME                             READY     STATUS    RESTARTS   AGE
    sleep-88ddbcfdd-rm42k            2/2       Running   0          1s
    ...
    
  5. 从运行在 pod 上的 sleep 服务发送请求给 VM 的 HTTP 服务:

    $ kubectl exec -it sleep-88ddbcfdd-rm42k -c sleep -- curl vmhttp.${SERVICE_NAMESPACE}.svc.cluster.local:8888
    

    如果配置正确,您将会看到如下类似输出:

    <!DOCTYPE html PUBLIC "-//W3C//DTD HTML 3.2 Final//EN"><html>
    <title>Directory listing for /</title>
    <body>
    <h2>Directory listing for /</h2>
    <hr>
    <ul>
    <li><a href=".bashrc">.bashrc</a></li>
    <li><a href=".ssh/">.ssh/</a></li>
    ...
    </body>
    

恭喜! 您成功配置一个运行在集群 pod 上的服务,发送流量给运行在一个集群外的 VM 上的服务并测试配置是否生效。

清除

执行如下命令从网格的抽象模型中移除扩展的 VM。

$ istioctl experimental remove-from-mesh -n ${SERVICE_NAMESPACE} vmhttp
Kubernetes Service "vmhttp.vm" has been deleted for external service "vmhttp"
Service Entry "mesh-expansion-vmhttp" has been deleted for external service "vmhttp"
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