istio 三日谈之一,环境准备

笔者尝试在一个准生产环境下,利用 istio 来对运行在 Kubernetes 上的微服务进行管理。

这一篇是第一篇,将一些主要的坑和环境准备工作。

内容较多,因此无法写成手把手教程,希望读者有一定 Kubernetes 的操作基础。

准备镜像

初始运行需要的镜像包括以下几个:

  • istio/mixer:0.1.6
  • pilot:0.1.6
  • proxy_debug:0.1.6
  • istio-ca:0.1.6

首先要解决的自然还是镜像的存放问题,官方在源码中提供了很方便的工具,用来根据模板生成在 Kubernetes 中运行 istio 的 YAML 文件:

./updateVersion.sh \
    -p 10.211.55.86:5000/istio,0.1.6 \
    -c 10.211.55.86:5000/istio,0.1.6 \
    -x 10.211.55.86:5000/istio,0.1.6

这一脚本在源码的 install 目录下。

Kubernetes 环境

这里我们使用的集群大概情况是:

  • 1.7.1 版本的 Kubernetes
  • 开启了 RBAC
  • 预备使用的命名空间为:default
  • PVC 自动供给
  • 无互联网连接
  • 具有自己的私库

启动 istio

RBAC 相关

首先,install 目录中提供的 rbac 文件授权范围不足,所以需要手工编辑istio-rbac-beta.yaml,把其中的几个 RoleBinding,改为 ClusterRoleBinding。

kubectl create \
    -f istio-rbac-beta.yaml

另外缺省的 ClusterRole 中缺乏对 Namespace 的权限,新版本已经修正,目前版本仍需添加:

kind: ClusterRole
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1beta1
metadata:
  name: istio-pilot
rules:
- apiGroups: ["istio.io"]
  resources: ["istioconfigs", "istioconfigs.istio.io"]
  verbs: ["*"]
- apiGroups: ["extensions"]
  resources: ["thirdpartyresources", "thirdpartyresources.extensions", "ingresses", "ingresses/status"]
  verbs: ["*"]
- apiGroups: [""]
  resources: ["configmaps", "endpoints", "pods", "services"]
  verbs: ["*"]
- apiGroups: [""]
  resources: ["namespaces", "nodes", "secrets"]
  verbs: ["get", "list", "watch"]

启动 istio 组件

kubectl create \
    -f istio.yaml \

创建 PVC

kind: PersistentVolumeClaim
apiVersion: v1
metadata:
  name: frontend-v1
spec:
  accessModes:
  - ReadWriteOnce
  resources:
    requests:
      storage: 1Gi

准备工作负载

这里我们使用官方的 PHP + Apache 镜像作为工作负载来进行下面的测试,例如我们准备好的 YAML 如下:

Deployment

kind: Deployment
apiVersion: extensions/v1beta1
metadata:
  name: frontend
  labels:
    name: frontend
    version: "1"
spec:
  replicas: 1
  template:
    metadata:
      labels:
        name: frontend
        version: "1"
    spec:
      containers:
      - name: php
        image: 10.211.55.86:5000/php:7.1.7-apache
        ports:
        - containerPort: 80
          protocol: TCP
        volumeMounts:
        - name: wwwroot
          mountPath: /var/www/html
        env:
        - name: "SERVICE_VERSION"
          value: "1"      
        volumes:
      - name: wwwroot
        persistentVolumeClaim:
          claimName: frontend-v1

服务定义:

kind: Service
apiVersion: v1
metadata:
  name: svc-frontend
  labels:
    name: frontend
    version: "1"
spec:
  type: NodePort
  ports:
  - protocol: TCP
    port: 80
    targetPort: 80
    nodePort: 32010  
  selector:
    name: frontend

在 Web 目录中我们随便做了个index.php,用来展示当前所在 Pod 和环境变量中的服务版本号,备用。

Tips:一般这类测试,我都懒得重新做一个 Docker 镜像,一般是另外用一个 Pod 挂载同一个 PVC,直接编辑页面文件,或者使用kubectl cp命令进行拷贝。

index.php

<?php
header("Content-type: text/plain");
echo "From: ".gethostname()."\n";
echo "Version: ".$_ENV['SERVICE_VERSION']."\n";

delay.php

<?php
header("Content-type: text/plain");
sleep(4);
echo "\n-----------------------------\n";
echo "\nFrom: ".gethostname()."\n";
echo "Version: ".$_ENV['SERVICE_VERSION']."\n";

运行成功后,访问该服务的 nodePort,会看到相应的输出内容。

istio 的注入

首先用kubectl delete -f删除上文的服务和 Deployment。

上面为了测试方便,给 Service 使用了 NodePort 类型,这里我们去掉这一服务的 NodePort,用 ClusterIP 的形式运行:

spec:
  ports:
  - protocol: TCP
    port: 80
    targetPort: 80
  selector:
    name: frontend

接下来进行注入操作

istioctl kube-inject -f frontend-v1.yaml > frontend-v1-istio.yaml

观察注入操作会发现,其中多了一个 Sidecar Container(下面的 Image 节内容已经被我修改为本地私库):

    env:
    - name: POD_NAME
      valueFrom:
        fieldRef:
          fieldPath: metadata.name
    - name: POD_NAMESPACE
      valueFrom:
        fieldRef:
          fieldPath: metadata.namespace
    - name: POD_IP
      valueFrom:
        fieldRef:
          fieldPath: status.podIP
    image: 10.211.55.86:5000/istio/proxy_debug:0.1.6
    imagePullPolicy: Always
    name: proxy
    resources: {}
    securityContext:
      runAsUser: 1337

另外还在pod.beta.kubernetes.io/init-containers注解中进行了初始化:

[{
  "args": ["-p", "15001", "-u", "1337"],
  "image": "10.211.55.86:5000/istio/init:0.1",
  "imagePullPolicy": "Always",
  "name": "init",
  "securityContext": {
    "capabilities": {
      "add": ["NET_ADMIN"]
    }
  }
}, {
  "args": ["-c", "sysctl -w kernel.core_pattern=/tmp/core.%e.%p.%t \u0026\u0026 ulimit -c unlimited"],
  "command": ["/bin/sh"],
  "image": "10.211.55.86:5000/alpine",
  "imagePullPolicy": "Always",
  "name": "enable-core-dump",
  "securityContext": {
    "privileged": true
  }
}]

可以看到上面一共涉及三个镜像:

  • docker.io/istio/proxy_debug:0.1
  • docker.io/istio/init:0.1
  • alpine

经过一番折腾:

  1. 原有 YAML
  2. 注入,生成新的 YAML
  3. 替换新 YAML 中的镜像地址

就把原有的容器应用封装成新的 istio 支持的微服务了。

准备测试素材

另外我们需要准备一个工具服务,用于在 shell 中进行测试:

kind: Deployment
apiVersion: extensions/v1beta1
metadata:
  name: tool
  labels:
    name: tool
    version: "1"
spec:
  replicas: 1
  template:
    metadata:
      labels:
        name: tool
        version: "1"
    spec:
      containers:
      - name: tool
        image: 10.211.55.86:5000/php:7.1.7-apache
        ports:
        - containerPort: 80
          protocol: TCP
        volumeMounts:
        - name: wwwroot
          mountPath: /var/www/html
      volumes:
      - name: wwwroot
        persistentVolumeClaim:
          claimName: frontend-v1
---
kind: Service
apiVersion: v1
metadata:
  name: tool
  labels:
    name: tool
spec:
  ports:
  - protocol: TCP
    port: 80
    targetPort: 80
  selector:
    name: tool

同样的,这里也需要执行istioctl kube-inject进行注入,运行之后,就得到一个运行于集群内部的 Linux Shell,istio 中的路由策略经常是客户端和服务器协同完成的,因此上客户和服务器的 Deployment 都需要进行注入操作。