k8s 安装并试用Istio service mesh

本文根据官网的文档整理而成，步骤包括安装istio 0.5.1并创建一个bookinfo的微服务来测试istio的功能。

文中使用的yaml文件可以在kubernetes-handbook的manifests/istio目录中找到，如果镜像pull失败，请根据官网的镜像自行修改。

安装环境

• CentOS 7.4.1708
• Docker 17.12.0-ce
• Kubernetes 1.8.5

部署结构

Istio 的控制平面部署在 Kubernetes 中的部署架构如下图所示。

图片 - Istio 在 Kubernetes 中的部署架构图

我们可以清楚的看到 Istio 控制平面的几个组件的部署运行的命令与开发的端口，以及端口与服务之间的映射的关系。

安装

1.下载安装包

下载地址：https://github.com/istio/istio/releases

下载Linux版本的当前最新版安装包

wget https://github.com/istio/istio/releases/download/0.5.1/istio-0.5.1-linux.tar.gz

2.解压

解压后，得到的目录结构如下：

├── bin
│   └── istioctl
├── install
│   ├── ansible
│   ├── consul
│   ├── eureka
│   ├── gcp
│   ├── kubernetes
│   ├── README.md
│   └── tools
├── istio.VERSION
├── LICENSE
├── README.md
├── samples
│   ├── bookinfo
│   ├── CONFIG-MIGRATION.md
│   ├── helloworld
│   ├── httpbin
│   ├── kubernetes-blog
│   ├── rawvm
│   ├── README.md
│   └── sleep
└── tools
    ├── cache_buster.yaml
    ├── deb
    ├── githubContrib
    ├── minikube.md
    ├── perf_istio_rules.yaml
    ├── perf_k8svcs.yaml
    ├── README.md
    ├── rules.yml
    ├── setup_perf_cluster.sh
    ├── setup_run
    ├── update_all
    └── vagrant

从文件里表中可以看到，安装包中包括了kubernetes的yaml文件，示例应用和安装模板。

3.先决条件

以下说明要求您可以访问启用了RBAC（基于角色的访问控制）的Kubernetes1.7.3或更新的群集。您还需要安装1.7.3或更高版本。如果您希望启用automatic sidecar injection，则需要Kubernetes 1.9或更高版本。kubectl

注意：如果您安装了Istio 0.1.x，请在安装新版本之前彻底卸载它（包括适用于所有启用Istio的应用程序窗口的Istio支架）。 安装或升级Kubernetes CLIkubectl以匹配群集支持的版本（CRD支持版本为1.7或更高版本）。

根据您的Kubernetes提供者：

要在本地安装Istio，请安装最新版本的Minikube（版本0.22.1或更高版本）。

4.安装步骤

从0.2版本开始，Istio安装在它自己的istio-system命名空间中，并且可以管理来自所有其他命名空间的服务。

转至Istio发布页面以下载与您的操作系统相对应的安装文件。如果您使用的是MacOS或Linux系统，以下命令自动下载并提取最新版本：

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

解压缩安装文件并将目录更改为文件位置。

安装目录包含：

Installation .yaml Kubernetes的安装文件
Sample/ 示例应用程序
bin/istioctl 二进制bin/文件 在手动注入Envoy作为附属代理并创建路由规则和策略时使用.
istio.VERSION配置文件

例如，如果包是istio-0.5（初步）

cd istio-0.5 (preliminary)

将istioctl客户端添加到您的PATH。例如，在MacOS或Linux系统上运行以下命令：

export PATH=$PWD/bin:$PATH

安装Istio的核心组件。从下面两个互相排斥的选项中选择一个，或者用Helm Chart交替安装： a）安装Istio而不启用侧车间的相互TLS认证。为具有现有应用程序的群集，使用Istio辅助车的服务需要能够与其他非Istio Kubernetes服务以及使用活动性和准备就绪探测器，无头服务或StatefulSets的应用程序通信的应用程序选择此选项。

kubectl apply -f install/kubernetes/istio.yaml

要么

b）安装Istio并启用侧柜之间的相互TLS认证：

kubectl apply -f install/kubernetes/istio-auth.yaml

这两个选项都会创建istio-system命名空间以及所需的RBAC权限，并部署Istio-Pilot，Istio-Mixer，Istio-Ingress和Istio-CA（证书颁发机构）。

可选：如果您的群集的Kubernetes版本是1.9或更高，并且您希望启用自动代理注入，请安装sidecar injector webhook。 验证安装 请确保以下Kubernetes服务部署：istio-pilot，istio-mixer，istio-ingress。

kubectl get svc -n istio-system

NAME            CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP       PORT(S)                       AGE
istio-ingress   10.83.245.171   35.184.245.62     80:32730/TCP,443:30574/TCP    5h
istio-pilot     10.83.251.173   <none>            8080/TCP,8081/TCP             5h
istio-mixer     10.83.244.253   <none>            9091/TCP,9094/TCP,42422/TCP   5h

注意：如果您的集群中不支持外部负载平衡（例如，Minikube）的环境中运行，该external-ip的istio-ingress会显示。您必须使用NodePort访问应用程序，或使用端口转发。

修改istio.yaml中的istio-ingress service的type为ClusterIP，并设置nodePort，默认为32000。

确保相应Kubernetes容器都运行起来：istio-pilot-*、istio-mixer-*、istio-ingress-*、istio-ca-*，和可选的istio-sidecar-injector-*。

kubectl get pods -n istio-system

istio-ca-3657790228-j21b9                1/1       Running   0          5h
istio-ingress-1842462111-j3vcs           1/1       Running   0          5h
istio-sidecar-injector-184129454-zdgf5   1/1       Running   0          5h
istio-pilot-2275554717-93c43             1/1       Running   0          5h
istio-mixer-2104784889-20rm8             2/2       Running   0          5h

部署您的应用程序

您现在可以部署您自己的应用程序或者像Bookinfo一样随安装提供的示例应用程序之一。注意：应用程序必须对所有HTTP通信使用HTTP/1.1或HTTP/2.0协议，因为HTTP/1.0不受支持。

如果您启动了Istio-sidecar-injector，如上所示，您可以直接使用应用程序部署应用程序kubectl create。

Istio Sidecar注入器会自动将Envoy容器注入到您的应用程序窗格中，假设运行在标有名称空间的名称空间中istio-injection=enabled

kubectl label namespace <namespace> istio-injection=enabled

kubectl create -n <namspace> -f <your-app-spec>.yaml

如果您没有安装Istio-sidecar-injector，则在部署它们之前，必须使用istioctl kube-inject将Envoy容器手动注入应用程序窗格中：

kubectl create -f <(istioctl kube-inject -f <your-app-spec>.yaml)

卸载

卸载Istio sidecar进样器：

如果您启用Istio-sidecar-injector，请将其卸载：

kubectl delete -f install/kubernetes/istio-sidecar-injector-with-ca-bundle.yaml

卸载Istio核心组件。对于0.6（初始）发行版，卸载将删除RBAC权限，istio-system命名空间和分层下的所有资源。忽略不存在资源的错误是安全的，因为它们可能已被分层删除。

a）如果您在禁用相互TLS身份验证的情况下安装了Istio：

kubectl delete -f install/kubernetes/istio.yaml

要么

b）如果您在启用相互TLS身份验证的情况下安装了Istio：

kubectl delete -f install/kubernetes/istio-auth.yaml

7.安装监控插件

安装插件

kubectl apply -f install/kubernetes/addons/prometheus.yaml
kubectl apply -f install/kubernetes/addons/grafana.yaml
kubectl apply -f install/kubernetes/addons/servicegraph.yaml
kubectl apply -f install/kubernetes/addons/zipkin.yaml

在traefik ingress中增加增加以上几个服务的配置，同时增加istio-ingress配置。

    - host: grafana.istio.io
      http:
        paths:
        - path: /
          backend:
            serviceName: grafana
            servicePort: 3000
    - host: servicegraph.istio.io
      http:
        paths:
        - path: /
          backend:
            serviceName: servicegraph
            servicePort: 8088
    - host: prometheus.istio.io
      http:
        paths:
        - path: /
          backend:
            serviceName: prometheus
            servicePort: 9090
    - host: zipkin.istio.io
      http:
        paths:
        - path: /
          backend:
            serviceName: zipkin
            servicePort: 9411
    - host: ingress.istio.io
      http:
        paths:
        - path: /
          backend:
            serviceName: istio-ingress
            servicePort: 80

测试

我们使用Istio提供的测试应用bookinfo微服务来进行测试。

该微服务用到的镜像有：

istio/examples-bookinfo-details-v1
istio/examples-bookinfo-ratings-v1
istio/examples-bookinfo-reviews-v1
istio/examples-bookinfo-reviews-v2
istio/examples-bookinfo-reviews-v3
istio/examples-bookinfo-productpage-v1

该应用架构图如下：

图片 - BookInfo Sample应用架构图

部署应用

kubectl create -f <(istioctl kube-inject -f samples/apps/bookinfo/bookinfo.yaml)

Istio kube-inject命令会在bookinfo.yaml文件中增加Envoy sidecar信息。参考：https://istio.io/docs/reference/commands/istioctl.html#istioctl-kube-inject

在本机的/etc/hosts下增加VIP节点和ingress.istio.io的对应信息，具体步骤参考：边缘节点配置，或者使用gateway ingress来访问服务，

如果将productpage配置在了ingress里了，那么在浏览器中访问http://ingress.istio.io/productpage，如果使用了istio默认的gateway ingress配置的话，ingress service使用nodePort方式暴露的默认使用32000端口，那么可以使用http://任意节点的IP:32000/productpage来访问。

图片 - BookInfo Sample页面

多次刷新页面，你会发现有的页面上的评论里有星级打分，有的页面就没有，这是因为我们部署了三个版本的应用，有的应用里包含了评分，有的没有。Istio根据默认策略随机将流量分配到三个版本的应用上。

查看部署的bookinfo应用中的productpage-v1 service和deployment，查看productpage-v1的pod的详细json信息可以看到这样的结构：

$ kubectl get pod productpage-v1-944450470-bd530 -o json

见productpage-v1-istio.json文件。从详细输出中可以看到这个Pod中实际有两个容器，这里面包括了initContainer，作为istio植入到kubernetes deployment中的sidecar。

"initContainers": [
            {
                "args": [
                    "-p",
                    "15001",
                    "-u",
                    "1337"
                ],
                "image": "docker.io/istio/init:0.1",
                "imagePullPolicy": "Always",
                "name": "init",
                "resources": {},
                "securityContext": {
                    "capabilities": {
                        "add": [
                            "NET_ADMIN"
                        ]
                    }
                },
                "terminationMessagePath": "/dev/termination-log",
                "terminationMessagePolicy": "File",
                "volumeMounts": [
                    {
                        "mountPath": "/var/run/secrets/kubernetes.io/serviceaccount",
                        "name": "default-token-3l9f0",
                        "readOnly": true
                    }
                ]
            },
            {
                "args": [
                    "-c",
                    "sysctl -w kernel.core_pattern=/tmp/core.%e.%p.%t u0026u0026 ulimit -c unlimited"
                ],
                "command": [
                    "/bin/sh"
                ],
                "image": "alpine",
                "imagePullPolicy": "Always",
                "name": "enable-core-dump",
                "resources": {},
                "securityContext": {
                    "privileged": true
                },
                "terminationMessagePath": "/dev/termination-log",
                "terminationMessagePolicy": "File",
                "volumeMounts": [
                    {
                        "mountPath": "/var/run/secrets/kubernetes.io/serviceaccount",
                        "name": "default-token-3l9f0",
                        "readOnly": true
                    }
                ]
            }
        ],

监控

不断刷新productpage页面，将可以在以下几个监控中看到如下界面。

Grafana页面

http://grafana.istio.io

图片 - Istio Grafana界面

Prometheus页面

http://prometheus.istio.io

图片 - Prometheus页面

Zipkin页面

http://zipkin.istio.io

图片 - Zipkin页面

ServiceGraph页面

http://servicegraph.istio.io/dotviz

可以用来查看服务间的依赖关系。

访问 http://servicegraph.istio.io/graph 可以获得json格式的返回结果。

图片 - ServiceGraph页面