【云原生 | 从零开始学istio】五、istio灰度发布以及核心资源

接着上一章部署bookinfo

1.进入 istio 安装目录。 

2.istio 默认自动注入 sidecar，需要为 default 命名空间打上标签 istio-injection=enabled，然后 default 也会自动注入了
[root@k8smaster istio-1.10.1]# kubectl label namespace default istio-injection=enabled 
namespace/default labeled

3.使用 kubectl 部署应用 
[root@k8smaster istio-1.10.1]# kubectl apply -f samples/bookinfo/platform/kube/bookinfo.yaml
上面的命令会启动全部的四个服务，其中也包括了 reviews 服务的三个版本（v1、v2 以及 v3）可以去自己查看一下这个yaml写的啥。 

4.确认所有的服务和 Pod 都已经正确的定义和启动： 
[root@k8smaster istio-1.10.1]# kubectl get services
NAME          TYPE        CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP   PORT(S)    AGE
details       ClusterIP   10.97.7.165     <none>        9080/TCP   2m22s
productpage   ClusterIP   10.105.145.13   <none>        9080/TCP   2m22s
ratings       ClusterIP   10.105.6.245    <none>        9080/TCP   2m22s
reviews       ClusterIP   10.106.50.234   <none>        9080/TCP   2m22s

[root@k8smaster istio-1.10.1]# kubectl get pods 
NAME                              READY   STATUS    RESTARTS   AGE
details-v1-65bbfd4f58-7w985       2/2     Running   0          2m45s
productpage-v1-6b746f74dc-hxn89   2/2     Running   0          2m44s
ratings-v1-b45758b-kz668          2/2     Running   0          2m45s
reviews-v1-74894b48c8-g8nv8       2/2     Running   0          2m44s
reviews-v2-f649764d-2lc54         2/2     Running   0          2m45s
reviews-v3-6c675c6774-smbvr       2/2     Running   0          2m45s
 
5.确认 Bookinfo 应用是否正在运行，在某个 Pod 中用 curl 命令对应用发送请求，例如 ratings： 
[root@k8smaster istio-1.10.1]# kubectl exec -it $(kubectl get pod -l app=ratings -o jsonpath='{.items[0].metadata.name}') -c ratings -- curl productpage:9080/productpage | grep -o "<title>.*</title>" 
#显示下面这个就是没问题
<title>Simple Bookstore App</title>

6.确定 Ingress 的 IP 和端口 
现在 Bookinfo 服务已经启动并运行，你需要使应用程序可以从 Kubernetes 集群外部访问，例如从浏览器访问，那可以用 Istio Gateway 来实现这个目标。 
1）为应用程序定义 gateway 网关： 
[root@k8smaster istio-1.10.1]# kubectl apply -f samples/bookinfo/networking/bookinfo-gateway.yaml 
#这个yaml里的控制器是ingressgateway，对应了istio-system下的ingresspod，hosts:*是所有主机，下一个定义的是虚拟服务。
[root@k8smaster istio-1.10.1]# kubectl describe pods istio-ingressgateway-569f64cdf8-kc8cj -n istio-system
#也可以查看它的详细信息，里面有个标签istio=ingressgateway，网管会找到这个pod去进行操作。
[root@k8smaster istio-1.10.1]# kubectl api-versions | grep istio
install.istio.io/v1alpha1
networking.istio.io/v1alpha3
networking.istio.io/v1beta1
security.istio.io/v1beta1
telemetry.istio.io/v1alpha1
#查看istio的apiversion

2）确认网关创建完成： 
[root@k8smaster istio-1.10.1]# kubectl get gateway 
NAME               AGE
bookinfo-gateway   19s
[root@k8smaster istio-1.10.1]# kubectl get virtualservice
NAME       GATEWAYS               HOSTS   AGE
bookinfo   ["bookinfo-gateway"]   ["*"]   19m

3）确定 ingress ip 和端口 
执行如下指令，明确自身 Kubernetes 集群环境支持外部负载均衡： 
[root@k8smaster istio-1.10.1]# kubectl get svc istio-ingressgateway -n istio-system
如果 EXTERNAL-IP 值已设置，说明环境正在使用外部负载均衡，可以用其为 ingress gateway 提供服务。如果 EXTERNAL-IP 值为<none>（或持续显示<pending>），说明环境没有提供外部负载均衡，无法使用 ingress gateway。无法使用域名访问，但是可以用ip和端口，在这种情况下，使用服务的 NodePort 访问网关。 
 
若自身环境未使用外部负载均衡器，需要通过 node port 访问。可以通过以下命令获取 Istio Gateway 的地址： 
 
[root@k8smaster istio-1.10.1]# export INGRESS_PORT=$(kubectl -n istio-system get service istio-ingressgateway -o jsonpath='{.spec.ports[?(@.name=="http2")].nodePort}') 
#定义一个变量 指定名称空间，获取到ingress映射到物理机的端口，端口协议是httpd2，赋值给这个变量。
[root@k8smaster istio-1.10.1]# echo $INGRESS_PORT
31411

[root@k8smaster istio-1.10.1]# export SECURE_INGRESS_PORT=$(kubectl -n istio-system get service istio-ingressgateway -o jsonpath='{.spec.ports[?(@.name=="https")].nodePort}') 
[root@k8smaster istio-1.10.1]# echo $SECURE_INGRESS_PORT
31608
 
4）设置 GATEWAY_URL 
[root@k8smaster istio-1.10.1]# INGRESS_HOST=192.168.11.129
[root@k8smaster istio-1.10.1]# export GATEWAY_URL=$INGRESS_HOST:$INGRESS_PORT 
#把host和port的值赋给网关url
[root@k8smaster istio-1.10.1]# echo $GATEWAY_URL
192.168.11.129:31411
 
确认可以从集群外部访问应用，可以用 curl 命令来确认是否能够从集群外部访问 Bookinfo 应用程序： 
[root@k8smaster istio-1.10.1]# curl -s http://${GATEWAY_URL}/productpage | grep -o "<title>.*</title>" 
<title>Simple Bookstore App</title>

还可以用浏览器打开网址 192.168.11.129:31411/productpage 来浏览应用的 Web 页面。如果刷新几次应用的页面，就会看到 productpage 页面中会随机展示 reviews 服务的不同版本的效果（红色、黑色的星形或者没有显示）。 

通过 istio 的 ingressgateway 访问可以在官网学习： 
https://istio.io/docs/examples/bookinfo/#determine-the-ingress-ip-and-port 
 
扩展：添加外部 IP-extertal-IP 
[root@xianchaomaster1 ~]# kubectl edit svc istio-ingressgateway -n istio-system
在clusterIPs:下添加
externalIPs:
  - 192.168.11.129
在 windows 机器上的 C:\Windows\System32\drivers\etc\hosts 里面最后一行加上如下域名解析： 
192.168.11.129 productpage.xianchao.cn 
在浏览器访问 http://productpage.paopao.cn/productpage 就可以看到网站了！在自己电脑做了ip和域名，访问域名（默认的80，因为没制定）然后会访问到根据网关设置的80映射的端口31411，这个更符合七层代理。

卸载 bookinfo 服务 
可以使用下面的命令来完成应用的删除和清理了： 
1.删除路由规则，并销毁应用的 Pod 
sh samples/bookinfo/platform/kube/cleanup.sh 
2.确认应用已经关停 
kubectl get virtualservices #-- there should be no virtual services 
kubectl get destinationrules #-- there should be no destination rules 
kubectl get gateway #-- there should be no gateway 
kubectl get pods #-- the Bookinfo pods should be deleted 

VirtualService中文名称虚拟服务，是istio中一个重要的资源，它定义了一系列针对指定服务的流量路由规则。每个路由规则都针对特定协议的匹配规则。如果流量符合这些特征，就会根据规则发送到服务注册表中的目标服务（或者目标服务的子集或版本）。

通过 Istio 实现灰度发布

什么是灰度发布？

灰度发布也叫金丝雀发布 ，是指通过控制流量的比例，实现新老版本的逐步更替。

比如对于服务 A 有 version1、 version2 两个版本 ， 当前两个版本同时部署，但是 version1 比例 90% ，version2 比例 10% ，看运行效果，如果效果好逐步调整流量占比 80～20 ，70～30 ·····10～90 ，0，100 ，最终 version1 版本下线。

灰度发布的特点：

1）新老板共存
2）可以实时根据反馈动态调整占比
3）理论上不存在服务完全宕机的情况。
4）适合于服务的平滑升级与动态更新。

使用 istio 进行灰度发布

[root@k8snode1 ~]# docker load -i canary-v2.tar.gz 
[root@k8snode1 ~]# docker load -i canary-v1.tar.gz 
[root@k8smaster ~]# mkdir istio-canary
[root@k8smaster ~]# cd istio-canary/
[root@k8smaster istio-canary]# vim deployment.yaml 
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: appv1
  labels:
    app: v1
spec:
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      app: v1
      apply: canary
  template:
    metadata:
      labels:
        app: v1
        apply: canary
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: xianchao/canary:v1
        imagePullPolicy: IfNotPresent
        ports:
        - containerPort: 80
---
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: appv2
  labels:
    app: v2
spec:
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      app: v2
      apply: canary
  template:
    metadata:
      labels:
        app: v2
        apply: canary
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: xianchao/canary:v2
        imagePullPolicy: IfNotPresent
        ports:
        - containerPort: 80
[root@k8smaster istio-canary]# kubectl apply -f deployment.yaml
[root@k8smaster istio-canary]# kubectl get deployment
NAME             READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
appv1            1/1     1            1           2m4s
appv2            1/1     1            1           2m4s

创建 service
[root@k8smaster istio-canary]# vim service.yaml
apiVersion: v1
kind: Service 
metadata: 
  name: canary 
  labels: 
    apply: canary
spec: 
  selector:
    apply: canary
  ports:
    - protocol: TCP
      port: 80
      targetPort: 80
[root@k8smaster istio-canary]# kubectl apply -f service.yaml 
[root@k8smaster istio-canary]# kubectl get svc
NAME          TYPE        CLUSTER-IP       EXTERNAL-IP   PORT(S)    AGE
canary        ClusterIP   10.104.100.198   <none>        80/TCP     16s

创建 gateway 
[root@k8smaster istio-canary]# vim gateway.yaml
apiVersion: networking.istio.io/v1beta1
kind: Gateway 
metadata: 
  name: canary-gateway
spec: 
  selector:
    istio: ingressgateway
  servers:
  - port: 
      number: 80
      name: http
      protocol: HTTP 
    hosts:
    - "*"
[root@k8smaster istio-canary]# kubectl apply -f gateway.yaml
[root@k8smaster istio-canary]# kubectl get gateway
NAME               AGE
canary-gateway     15s

创建 virtualservice（虚拟服务）
[root@k8smaster istio-canary]# vim virtual.yaml 
apiVersion: networking.istio.io/v1beta1
kind: VirtualService
metadata:
  name: canary
spec:
  hosts:
  - "*"
  gateways:
  - canary-gateway
  http:
  - route:
    - destination:
        host: canary.default.svc.cluster.local
        subset: v1		#v1的全局量域名权重90
      weight: 90
    - destination:
        host: canary.default.svc.cluster.local
        subset: v2		#v2的全局量域名权重10
      weight: 10
---
apiVersion: networking.istio.io/v1beta1
kind: DestinationRule						#目标规则
metadata:
  name: canary			
spec:
  host: canary.default.svc.cluster.local	#全局量域名
  subsets:
  - name: v1
    labels:
      app: v1
  - name: v2
    labels:
      app: v2
[root@k8smaster istio-canary]# kubectl apply -f virtual.yaml
[root@k8smaster istio-canary]# kubectl get virtualservice
NAME       GATEWAYS               HOSTS   AGE
canary     ["canary-gateway"]     ["*"]   2m22s
[root@k8smaster istio-canary]# kubectl get DestinationRule
NAME     HOST                               AGE
canary   canary.default.svc.cluster.local   2m54s
[root@k8smaster istio-canary]# vim /etc/hosts
192.168.11.129 productpage.paopao.cn
#添加一个域名解析，下面验证的时候域名也可以

验证金丝雀发布效果： 
[root@k8smaster istio-canary]# for i in `seq 1 100`; do curl productpage.paopao.cn;done > 1.txt
或者
[root@k8smaster istio-canary]# for i in `seq 1 100`; do curl 192.168.40.180:30871;done > 1.txt #请求100次
打开 1.txt 可以看到结果有 90 次出现 v1，10 次出现 canary-v2,符合我们预先设计的流量走向。 

istio 核心资源解读

Gateway

在 Kubernetes 环境中，Ingress controller(七层代理) 用于管理进入集群的流量。在 Istio 服务网格中 Istio Ingress Gateway 承担相应的角色，它使用新的配置模型（Gateway 和 VirtualServices）完成流量管理的功能。通过下图做一个总的描述。

1、用户向某端口发出请求

2、负载均衡器监听端口，并将请求转发到集群中的某个节点上。Istio Ingress Gateway Service 会监听集群节点端口的请求

3、Istio Ingress Gateway Service 将请求交给 Istio Ingress Gateway Pod 处理。IngressGateway Pod 通过 Gateway 和 VirtualService 配置规则处理请求。其中，Gateway 用来配置端口、协议和证书；VirtualService 用来配置一些路由信息（找到请求对应处理的服务 App Service）

4、Istio Ingress Gateway Pod 将请求转给 App Service

5、最终的请求会交给 App Service 关联的 App Deployment 处理

[root@k8smaster istio-canary]# cat gateway.yaml 
apiVersion: networking.istio.io/v1beta1 
kind: Gateway 
metadata: 
  name: canary-gateway 
spec: 
  selector: 
    istio: ingressgateway 
  servers: 
  - port: 
      number: 80 
      name: http 
      protocol: HTTP 
    hosts: 
    - "*" 

网关是一个运行在网格边缘的负载均衡器，用于接收传入或传出的 HTTP/TCP 连接。主要工作是接受外部请求，把请求转发到内部服务。网格边缘的 Ingress 流量，会通过对应的 Istio IngressGateway Controller 进入到集群内部。
在上面这个 yaml 里我们配置了一个监听 80 端口的入口网关，它会将 80 端口的 http 流量导入到集群内对应的 Virtual Service上。
注意：hosts:

• “*”
  *表示通配符，通过任何域名都可以访问

VirtualService

VirtualService 是 Istio 流量治理的一个核心配置，可以说是 Istio 流量治理中最重要、最复杂的。VirtualService 在形式上表示一个虚拟服务，将满足条件的流量都转发到对应的服务后端，这个服务后端可以是一个服务，也可以是在 DestinationRule 中定义的服务的子集。

[root@k8smaster istio-canary]# cat virtual.yaml 
apiVersion: networking.istio.io/v1beta1
kind: VirtualService
metadata:
  name: canary
spec:
  hosts:
  - "*"
  gateways:
  - canary-gateway
  http:
  - route:
    - destination:
        host: canary.default.svc.cluster.local
        subset: v1
      weight: 90
    - destination:
        host: canary.default.svc.cluster.local
        subset: v2
      weight: 10
---
apiVersion: networking.istio.io/v1beta1
kind: DestinationRule
metadata:
  name: canary
spec:
  host: canary.default.svc.cluster.local
  subsets:
  - name: v1
    labels:
      app: v1
  - name: v2
    labels:
      app: v2

这个虚拟服务会收到上一个 gateway 中所有 80 端口来的 http 流量。

VirtualService 主要由以下部分组成
1、hosts：虚拟主机名称，如果在 Kubernetes 集群中，则这个主机名可以是 service 服务名。
hosts 字段列出了 virtual service 的虚拟主机。它是客户端向服务发送请求时使用的一个或多个地址，通过该字段提供的地址访问 virtual service，进而访问后端服务。在集群内部(网格内)使用时通常与 kubernetes 的 Service 同名；当需要在集群外部(网格外)访问时，该字段为 gateway 请求的地址，即与 gateway 的 hosts 字段相同。
hosts:

• reviews
  virtual service 的主机名可以是 IP 地址、DNS 名称，也可以是短名称(例如 Kubernetes 服务短名称)，该名称会被隐式或显式解析为全限定域名（FQDN），具体取决于 istio 依赖的平台。可以使用前缀通配符（“*”）为所有匹配的服务创建一组路由规则。virtual service 的 hosts 不一定是 Istio 服务注册表的一部分，它们只是虚拟目的地，允许用户为网格无法路由到的虚拟主机建立流量模型。

virtual service 的 hosts 短域名在解析为完整的域名时，补齐的 namespace 是 VirtualService 所在的命名空间，而非 Service 所在的命名空间。如上例的 hosts 会被解析为：reviews.default.svc.cluster.local。写的时候最好是全局量域名
hosts:

• “*”
  *表示通配符，任何域名都可以，如在虚拟机配置 hosts 文件
  192.168.11.129 k8smaster hello.com.cn
  这样就可以在虚拟机通过域名 hello.com.cn 访问 istio 内部的服务了

扩展：virtualservice 配置路由规则
路由规则的功能是：满足 http.match 条件的流量都被路由到 http.route.destination，执行重定向（HTTPRedirect）、重写（HTTPRewrite）、重试（HTTPRetry）、故障注入（HTTPFaultInjection）、跨站（CorsPolicy）策略等。HTTPRoute 不仅可以做路由匹配，还可以做一些写操作来修改请求本身。
如下：

apiVersion: networking.istio.io/v1alpha3 
kind: VirtualService 
metadata: 
 name: reviews 
spec: 
 hosts: 
 - reviews 
 http: 
 - match: 
 - headers: 
 end-user: 
 exact: jason 
 route: 
 - destination: 
 host: reviews 
 subset: v2 
 - route: 
 - destination: 
 host: reviews 
 subset: v3 
在 http 字段包含了虚拟服务的路由规则，用来描述匹配条件和路由行为，它们把 HTTP/1.1、HTTP2 和 gRPC 等流量发送到 hosts 字段指定的目标。示例中的第一个路由规则有一个条件，以 match 字段开始。此路由接收来自 ”jason“ 用户的所有请求，把请求发送到 destination 指定的 v2 子集。 
 
路由规则优先级 
在上面例子中，不满足第一个路由规则的流量均流向一个默认的目标，该目标在第二条规则中指定。因此，第二条规则没有 match 条件，直接将流量导向 v3 子集。多路由规则详细配置可参考： https://istio.io/latest/zh/docs/reference/config/networking/virtualservice/#HTTPMatchRequest 

apiVersion: networking.istio.io/v1alpha3 
kind: VirtualService 
metadata: 
 name: bookinfo 
spec: 
 hosts: 
 - bookinfo.com 
 http: 
 - match: 
 - uri: 
 	prefix: /reviews 
 route: 
 - destination: 
 	host: reviews 
 - match: 
 - uri: 
	 prefix: /ratings 
 route: 
 - destination: 
	 host: ratings 
 
路由规则是将特定流量子集路由到指定目标地址的工具。可以在流量端口,header字段,URI等内容上设置匹配条件。例如上面这个虚拟服务让用户发送请求到两个独立的服务ratings和reviews,相当于访问http://bookinfo.com/ratings和http://bookinfo.com/reviews，虚拟服务规则根据请求的 URI 把请求路由到特定的目标地址。 

2、Gateway：流量来源网关。 

3、路由
路由的 destination 字段指定了匹配条件的流量的实际地址。与 virtual service 的主机不同，该 host 必须是存在于 istio 的服务注册表(如 kubernetes services，consul services 等)中的真实目的地或由 ServiceEntries 声明的 hosts，否则 Envoy 不知道应该将流量发送到哪里。它可以是一个带代理的网格服务或使用 service entry 添加的非网格服务。在 kubernetes 作为平台的情况下，host 表示名为 kubernetes 的 service 名称： 
- destination: 
host: canary.default.svc.cluster.local 
subset: v1 
weight: 90	#权重，多少流量到这

DestinationRule

destination rule 是 istio 流量路由功能的重要组成部分。一个 virtual service 可以看作是如何将流量分发给特定的目的地，然后调用 destination rule 来配置分发到该目的地的流量。destination rule 在 virtual service 的路由规则之后起作用(即在 virtual service 的 math->route-destination 之后起作用，如果没匹配上rule才起作用，此时流量已经分发到真实的 service 上)应用于真实的目的地。可以使用 destination rule 来指定命名的服务子集，例如根据版本对服务的实例进行分组，然后通过 virtual service 的路由规则中的服务子集将控制流量分发到不同服务的实例中。

apiVersion: networking.istio.io/v1beta1 
kind: DestinationRule 
metadata: 
 name: canary 
spec: 
 host: canary.default.svc.cluster.local 
 subsets: 
 - name: v1 
 labels: 
 app: v1 
 - name: v2 
 labels: 
 app: v2 
在虚拟服务中使用 Hosts 配置默认绑定的路由地址，用 http.route 字段，设置 http 进入的路由地址，可以看到，上面导入到了目标规则为 v1 和 v2 的子集。 
 
v1 子集对应的是具有如下标签的 pod： 
selector: 
matchLabels: 
app: v1 
 
流量控制流程： 
Gateway->VirtaulService->TCP/HTTP Router->DestinationWeight->Subset:Port

写在最后

创作不易，如果觉得内容对你有帮助，麻烦给个三连关注支持一下我！如果有错误，请在评论区指出，我会及时更改！

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