在Play with Kubernetes平台上以测试驱动的方式部署Istio

Kubernetes and Istio

翻译一篇 Istio 部署教程,原文链接:test-drive-your-first-istio-deployment-using-play-with-kubernetes-platform-cloud-computing


作为一名全栈开发,假如最近花了不少时间开发应用,肯定已经理解了微服务架构下要面临的一系列全新挑战。尽管应用已经从庞大的单体应用转变成了开发更快、弹性更好、更小也更聚焦的微服务,但现实是,开发者需要开始操心将这些服务集成到分布式系统中的问题了,包括服务发现、负载均衡、注册、容错、监控、路由、兼容和安全等。

让我们更详细的拆解微服务架构下开发和运维面临的挑战吧。先来看看第一代简单的 Service Mesh 场景,如下图所示,服务 A 要和 服务 B 通信,没有采用直接通信的方式,请求是通过 NGINX 路由的。NGINX 从 Consul(服务发现工具)查找路由,并在收到 HTTP 502 响应时,自动重试。

图 1.0 - 一代 Service Mesh

图 1.1 - 服务增多时,级联失败演示

但随着微服务架构的到来,服务数量的增长一发不可收拾,下面列出的是开发和运维团队遇到的问题:

  • 如何让日益增长的微服务们互联?
  • 如何为微服务提供负载均衡?
  • 为微服务提供基于角色的路由;
  • 如何控制微服务的出口流量,如何实现灰度发布?
  • 如何控制不断增长的微服务的复杂度?
  • 如何用富路由规则实现细粒度的流量控制?
  • 实现流量加密、服务到服务的鉴权和强身份声明的挑战

简而言之,虽然你可以在应用和网络中间件中开启服务发现和重试机制,但实际上,想让服务发现正常工作是非常困难的。

初试 Istio Service Mesh

Service Mesh 是 2018 年度最火热的流行词之一,它是微服务的可配置基础架构层,负责微服务应用间的交互,service mesh 让微服务实例间的交互更灵活、可靠和快速。Mesh 层提供了服务发现、负载均衡、加密、鉴权和验证,支持熔断机制等其他能力。

Istio 是完全开源的,可透明的部署在已有的分布式应用上。Istio 1.0 版本在上个月发布,已经生产环境可用。Istio 完全由 Go 语言编写,提供成熟的 API 接口可以接入到任何日志平台、遥测和策略系统中。Istio 在 GitHub 上发布,对系统的性能影响很小,丰富的特性让你可以顺利、高效的运行分布式微服务架构,并提供统一的保护、连接和监控方法。

图 1.2 Istio 功能

Istio 对系统的影响很小,它在 GitHub 上发布,上个月,Istio 1.0 版本已经发布,并且生产环境可用。

Istio 能带来什么好处呢?

  • Istio 提供服务的连接、保护、控制和观测能力。
  • 减少服务部署的复杂度,减轻部署团队的压力。
  • 在无需修改应用代码的前提下,为开发和开发运维提供了细粒度的流量可视化和控制。
  • 为 CIO 提供了帮助全企业安全实施和合规型需求的必要工具。
  • 在 service mesh 层提供了统一的行为监测和运营控制。
  • Istio 让为服务网络提供 HTTP、gRPC、Web Socket 和 TCP 流量的自动负载均衡变的轻松。
  • 提供了细粒度的流量行为控制,包括:富路由规则、重试、故障转移和失败注入。
  • 支持插件化的策略控制层和配置 API,支持访问控制、流量限制和配额。
  • Istio 为集群内的全部流量提供自动的度量、日志、追踪,包括进群的入口和出口。
  • 以强身份验证和鉴权的方式,提供了集群内安全的服务间通信。
  • 如何想深入 Istio 架构,我强烈推荐 Istio 官方网站(https://istio.io/zh)。

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开始演示!!!

在这篇文章中,我将展示如何在 Play with Kubernetes(PWK)中免费部署 Istio,这是个由 Docker 提供的实验网站,是让用户在几秒钟内跑起来 Kubernetes 集群的试验环境。PWK 提供了在浏览器中使用免费 CentOS Linux 虚拟机的体验,实际上是 Docker-in-Docker(DinD)技术模拟了多虚拟机/PC 的效果。

打开 https://labs.play-with-k8s.com/,访问 Kubernetes Playground。

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点击 "Login" 按钮,以 Docker Hub 或 GitHub ID 登陆。

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完成本教程,你将获得自己的实验环境。

添加第一个 Kubernetes 节点

点击左侧的 "Add New Instance" 来构建你的第一个 Kubernetes 集群节点,自动命名为 "node1",每个节点都预装来 Docker 社区版(CE)和 Kubeadm。这个节点将成为集群的主节点。

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启动主节点

用如下脚本初始化主节点(node1)来启动 Kubernetes 集群,复制该脚本内容到文件 bootstrap.sh,并执行命令添加可执行权限:chmod +x bootstrap.sh

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执行脚本时,作为初始化的一部分,kubeadm 会写入几个必要的配置文件、设置 RBAC 并部署 Kubernetes 控制平面组件(例如 kube-apiserver、kube-dns、kube-proxy、etcd 等)。控制平面组件以 docker 容器形式部署。

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复制上面的 kubeadm join token 命令,留作下步使用,此命令用来在集群中加入其他节点。

添加从节点

点击 "Add New Node" 添加新的从节点

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验证集群状态

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验证运行的 Pods

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安装 Istio 1.0.0

Istio 部署在单独的 Kubernetes 命名空间里:istio-system,我们过后再来验证。现在,复制如下内容到文件,命名为 install_istio.sh,并保存。添加可执行权限,运行以安装 Istio 和相关工具。

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屏幕上应显示如下内容:

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如上所示,默认会安装 Prometheus、ServiceGraph、Jaeger、Grafana 和 Zipkin。

请注意:运行该脚本时,可能会报如下错误:

unable to recognize "install/kubernetes/istio-demo.yaml": no matches for admissionregistration.k8s.io/, Kind=MutatingWebhookConfiguration

这是正常的,命令一执行完,可在页面的中央看到一长串展示的端口。

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验证服务

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暴露服务

要暴露 Prometheus、Grafana 和 服务图标服务,需要先删除已有的服务,用 NodePort 替换 ClusterIP,用实例页顶端展示的端口访问服务(如下所示)。

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点击 "30004" 访问 Grafana 页,点击 "30003" 访问 Prometheus 页。

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可以如下图所示,选择必要配置查看 Prometheus 度量:

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在 Grafana 页,添加 Prometheus 数据源,并确认 Dashboard 已经运行。

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恭喜!你已经将 Istio 部署在 Kubernetes 集群上了,K8S playgroud 上已经安装的服务包括:

  • Istio Controllers,以及相关 RBAC 规则
  • Istio 定制资源定义
  • Prometheus 和 Grafana 监控系统
  • Jeager 分布式追踪系统
  • Istio Sidecar 注入程序(下一节我们再来仔细看看)

安装 Istioctl

Istioctl 是 Istio 的命令行配置工具,可以用来创建、查询、修改和删除 Istio 系统的配置资源。

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部署 BookInfo 应用示例

Istio 已经安装并验证过了,可以在上面部署示例应用 BookInfo 了,这是一个简单的书店模拟应用,由四个服务组成:网站首页、书籍信息、评论(几个特定的版本有评论服务)和评分,全部由 Isito 管理。

部署 BookInfo 服务

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定义入口网关

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验证 BookInfo 应用

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通过 URL 访问

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现在应该可以看到 BookInfo 示例了:

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希望本部程能帮你顺利的在 Kubernetes 上部署 Istio。下一篇博客,我将深入 Isito 的内部架构、流量控制、权限和遥测等细节。

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