Wildcard 主机的 egress

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控制 Egress 流量任务和配置一个 Egress 网关示例描述如何配置特定主机的 egress 流量，如：edition.cnn.com。本示例描述如何为通用域中的一组特定主机开启 egress 流量，譬如：*.wikipedia.org，无需单独配置每一台主机。

背景

假定您想要为 Istio 中所有语种的 wikipedia.org 站点开启 egress 流量。每个语种的 wikipedia.org 站点均有自己的主机名，譬如：英语和德语对应的主机分别为 en.wikipedia.org 和 de.rikipedia.org。您希望通过通用配置项开启所有 Wikipedia 站点的 egress 流量，无需单独配置每个语种的站点。

开始之前(before-you-begin)

  • 使用 demo 配置文件安装 Istio 以及默认阻止出站流量策略：

    $ istioctl install --set profile=demo --set meshConfig.outboundTrafficPolicy.mode=REGISTRY_ONLY

  • 部署sleep示例应用程序，以用作发送请求的测试源。如果您开启了 自动 sidecar 注入，运行以下命令以部署示例应用程序：

    Zip
    $ kubectl apply -f @samples/sleep/sleep.yaml@

    否则，在使用以下命令部署 sleep 应用程序之前，手动注入 sidecar：

    Zip
    $ kubectl apply -f <(istioctl kube-inject -f @samples/sleep/sleep.yaml@)

  • 将 SOURCE_POD 环境变量设置为您的源 Pod 的名称：

    $ export SOURCE_POD=$(kubectl get pod -l app=sleep -o jsonpath={.items..metadata.name})

引导流量流向 Wildcard 主机

访问通用域中一组主机的第一个也是最简单的方法，是使用一个 wildcard 主机配置一个简单的 ServiceEntry，直接从 sidecar 调用服务。 当直接调用服务时（譬如：不是通过一个 egress 网关），一个 wildcard 主机的配置与任何其他主机（如：全域名主机）没有什么不同，只是当通用域中有许多台主机时，这样比较方便。

  1. 为 *.wikipedia.org 定义一个 ServiceEntry 以及相应的 VirtualSevice：

    $ kubectl apply -f - <<EOF
apiVersion: networking.istio.io/v1alpha3
kind: ServiceEntry
metadata:
  name: wikipedia
spec:
  hosts:
  - "*.wikipedia.org"
  ports:
  - number: 443
    name: https
    protocol: HTTPS
EOF

  2. 发送 HTTPS 请求至 https://en.wikipedia.org and https://de.wikipedia.org:

    $ kubectl exec -it $SOURCE_POD -c sleep -- sh -c 'curl -s https://en.wikipedia.org/wiki/Main_Page | grep -o "<title>.*</title>"; curl -s https://de.wikipedia.org/wiki/Wikipedia:Hauptseite | grep -o "<title>.*</title>"'
<title>Wikipedia, the free encyclopedia</title>
<title>Wikipedia – Die freie Enzyklopädie</title>

清除引导流量至 wildcard 主机

$ kubectl delete serviceentry wikipedia

配置访问 wildcard 主机的 egress 网关

能否配置通过 egress 网关访问 wildcard 主机取决于这组 wildcard 域名有唯一一个通用主机。 以 *.wikipedia.org 为例。每个语种特殊的站点都有自己的 wikipedia.org 服务器。您可以向任意一个 *.wikipedia.org 站点的 IP 发送请求，包括 _www.wikipedia.org_，该站点管理服务所有特定主机。

通常情况下，通用域中的所有域名并不由一个唯一的 hosting server 提供服务。此时，需要一个更加复杂的配置。

单一 hosting 服务器的 Wildcard 配置

当一台唯一的服务器为所有 wildcard 主机提供服务时，基于 egress 网关访问 wildcard 主机的配置与普通主机类似，除了：配置的路由目标不能与配置的主机相同，如：wildcard 主机，需要配置为通用域集合的唯一服务器主机。

  1. 为 *.wikipedia.org 创建一个 egress Gateway、一个目标规则以及一个虚拟服务，来引导请求通过 egress 网关并从 egress 网关访问外部服务。

    $ kubectl apply -f - <<EOF
apiVersion: networking.istio.io/v1alpha3
kind: Gateway
metadata:
  name: istio-egressgateway
spec:
  selector:
    istio: egressgateway
  servers:
  - port:
      number: 443
      name: https
      protocol: HTTPS
    hosts:
    - "*.wikipedia.org"
    tls:
      mode: PASSTHROUGH
---
apiVersion: networking.istio.io/v1alpha3
kind: DestinationRule
metadata:
  name: egressgateway-for-wikipedia
spec:
  host: istio-egressgateway.istio-system.svc.cluster.local
  subsets:
    - name: wikipedia
---
apiVersion: networking.istio.io/v1alpha3
kind: VirtualService
metadata:
  name: direct-wikipedia-through-egress-gateway
spec:
  hosts:
  - "*.wikipedia.org"
  gateways:
  - mesh
  - istio-egressgateway
  tls:
  - match:
    - gateways:
      - mesh
      port: 443
      sniHosts:
      - "*.wikipedia.org"
    route:
    - destination:
        host: istio-egressgateway.istio-system.svc.cluster.local
        subset: wikipedia
        port:
          number: 443
      weight: 100
  - match:
    - gateways:
      - istio-egressgateway
      port: 443
      sniHosts:
      - "*.wikipedia.org"
    route:
    - destination:
        host: www.wikipedia.org
        port:
          number: 443
      weight: 100
EOF

  2. 为目标服务器 www.wikipedia.org 创建一个 ServiceEntry。

    $ kubectl apply -f - <<EOF
apiVersion: networking.istio.io/v1alpha3
kind: ServiceEntry
metadata:
  name: www-wikipedia
spec:
  hosts:
  - www.wikipedia.org
  ports:
  - number: 443
    name: tls
    protocol: TLS
  resolution: DNS
EOF

  3. 发送请求至 https://en.wikipedia.org 和 https://de.wikipedia.org：

    $ kubectl exec -it $SOURCE_POD -c sleep -- sh -c 'curl -s https://en.wikipedia.org/wiki/Main_Page | grep -o "<title>.*</title>"; curl -s https://de.wikipedia.org/wiki/Wikipedia:Hauptseite | grep -o "<title>.*</title>"'
<title>Wikipedia, the free encyclopedia</title>
<title>Wikipedia – Die freie Enzyklopädie</title>

  4. 检查 egress 网关代理访问 *.wikipedia.org 的计数器统计值。如果 Istio 部署在 istio-system 命名空间中，打印输出计数器的命令为：

    $ kubectl exec -it $(kubectl get pod -l istio=egressgateway -n istio-system -o jsonpath='{.items[0].metadata.name}') -c istio-proxy -n istio-system -- pilot-agent request GET clusters | grep '^outbound|443||www.wikipedia.org.*cx_total:'
outbound|443||www.wikipedia.org::208.80.154.224:443::cx_total::2

清除单点服务器的 wildcard 配置

$ kubectl delete serviceentry www-wikipedia
$ kubectl delete gateway istio-egressgateway
$ kubectl delete virtualservice direct-wikipedia-through-egress-gateway
$ kubectl delete destinationrule egressgateway-for-wikipedia

任意域的 Wildcard 配置

前面章节的配置生效，是因为 *.wikipedia.org 站点可以由任意一个 wikipedia.org 服务器提供服务。然而，情况并不总是如此。 譬如，你可能想要配置 egress 控制到更为通用的 wildcard 域，如：*.com 或 *.org。

配置流量流向任意 wildcard 域，为 Istio 网关引入一个挑战。在前面的章节中，您在配置中，将 www.wikipedia.org 配置为网关的路由目标主机，将流量导向该地址。 然而，网关并不知道它接收到的请求中任意 arbitrary 主机的 IP 地址。 这是 Istio 默认的 egress 网关代理 Envoy 的限制。Envoy 或者将流量路由至提前定义好的主机，或者路由至提前定义好的 IP 地址，或者是请求的最初 IP 地址。在网关案例中，请求的最初目标 IP 被丢弃，因为请求首先路由至 egress 网关，其目标 IP 为网关的 IP 地址。

因此，基于 Envoy 的 Istio 网关无法将流量路由至没有预先配置的 arbitrary 主机，从而，无法对任意 wildcard 域实施流量控制。 为了对 HTTPS 和任意 TLS 连接开启流量控制，您需要在 Envoy 的基础上再部署一个 SNI 转发代理。Envoy 将访问 wildcard 域的请求路由至 SNI 转发代理，代理反过来将请求转发给 SNI 值中约定的目标地址。

带 SNI 代理的 egress 网关，以及相关的 Istio 架构部分如下图所示：

Egress Gateway with SNI proxy
Egress Gateway with SNI proxy

如下章节向您展示如何重新部署带 SNI 代理的 egress 网关，并配置 Istio 通过网关将 HTTPS 请求导向任意 wildcard 域。

安装带 SNI 代理的 egress 网关

本章节，除了标准的 Istio Envoy 代理，您将再部署一个带 SNI 代理的 egress 网关。本示例使用 Nginx 作为 SNI 代理。任何一个能够根据任意的、非预先配置的 SNI 值路由流量的 SNI 代理均可。 SNI 代理将监听在端口 8443 上，您可以绑定任意其它端口，egress Gateway 和 VirtualServices 中配置的端口除外。SNI 代理将流量转发至端口 443。

  1. 创建一个 Nginx SNI 代理的配置文件。您可以按需编辑文件指定附加的 Nginx 设置。注意 server 的 listen 原语指定端口为 8443，其 proxy_pass 原语使用 ssl_preread_server_name 端口为 443，ssl_preread 为 on 以开启 SNI 读。

    $ cat <<EOF > ./sni-proxy.conf
# 设置不需要根访问权限的自定义路径
pid /tmp/nginx.pid;

events {
}

stream {
  log_format log_stream '\$remote_addr [\$time_local] \$protocol [\$ssl_preread_server_name]'
  '\$status \$bytes_sent \$bytes_received \$session_time';

  access_log /var/log/nginx/access.log log_stream;
  error_log  /var/log/nginx/error.log;

  # SNI 的 TCP 转发代理
  server {
    resolver 8.8.8.8 ipv6=off;
    listen       127.0.0.1:8443;
    proxy_pass   \$ssl_preread_server_name:443;
    ssl_preread  on;
  }
}
EOF

  2. 创建一个 Kubernetes ConfigMap 来保存 Nginx SNI 代理的配置文件：

    $ kubectl create configmap egress-sni-proxy-configmap -n istio-system --from-file=nginx.conf=./sni-proxy.conf

  3. 创建一个 IstioOperator CR，以使用SNI代理添加新的出口网关：

    $ istioctl manifest generate -f - <<EOF > ./egressgateway-with-sni-proxy.yaml
apiVersion: install.istio.io/v1alpha1
kind: IstioOperator
spec:
  # Only generate a gateway component defined below.
  # Using this with "istioctl install" will reconcile and remove existing control-plane components.
  # Instead use "istioctl manifest generate" or "kubectl create" if using the istio operator.
  profile: empty
  components:
    egressGateways:
    - name: istio-egressgateway-with-sni-proxy
      enabled: true
      label:
        app: istio-egressgateway-with-sni-proxy
        istio: egressgateway-with-sni-proxy
      k8s:
        service:
          ports:
          - port: 443
            targetPort: 8443
            name: https
        overlays:
        - kind: Deployment
          name: istio-egressgateway-with-sni-proxy
          patches:
          - path: spec.template.spec.containers[-1]
            value: |
              name: sni-proxy
              image: nginx
              volumeMounts:
              - name: sni-proxy-config
                mountPath: /etc/nginx
                readOnly: true
              securityContext:
                runAsNonRoot: true
                runAsUser: 101
          - path: spec.template.spec.volumes[-1]
            value: |
              name: sni-proxy-config
              configMap:
                name: egress-sni-proxy-configmap
                defaultMode: 292 # 0444
EOF

  4. 部署新的 egress 网关：

    $ kubectl apply -f ./egressgateway-with-sni-proxy.yaml

  5. 验证新的 egress 网关正在运行。注意 pod 有两个容器（一个是 Envoy 代理，另一个是 SNI 代理）。

    $ kubectl get pod -l istio=egressgateway-with-sni-proxy -n istio-system
NAME                                                  READY     STATUS    RESTARTS   AGE
istio-egressgateway-with-sni-proxy-79f6744569-pf9t2   2/2       Running   0          17s

  6. 创建一个 service entry，静态地址为 127.0.0.1 (localhost)，关闭发送至新 service entry 的双向 TLS 请求。

    $ kubectl apply -f - <<EOF
apiVersion: networking.istio.io/v1alpha3
kind: ServiceEntry
metadata:
  name: sni-proxy
spec:
  hosts:
  - sni-proxy.local
  location: MESH_EXTERNAL
  ports:
  - number: 8443
    name: tcp
    protocol: TCP
  resolution: STATIC
  endpoints:
  - address: 127.0.0.1
---
apiVersion: networking.istio.io/v1alpha3
kind: DestinationRule
metadata:
  name: disable-mtls-for-sni-proxy
spec:
  host: sni-proxy.local
  trafficPolicy:
    tls:
      mode: DISABLE
EOF

配置流量流经包含 SNI 代理的 egress 网关

  1. 为 *.wikipedia.org 定义一个 ServiceEntry：

    $ cat <<EOF | kubectl create -f -
apiVersion: networking.istio.io/v1alpha3
kind: ServiceEntry
metadata:
  name: wikipedia
spec:
  hosts:
  - "*.wikipedia.org"
  ports:
  - number: 443
    name: tls
    protocol: TLS
EOF

  2. 为 *.wikipedia.org 创建一个 egress Gateway，端口 443，协议 TLS，以及一个虚拟服务负责引导目标为 *.wikipedia.org 的流量流经网关。

    $ kubectl apply -f - <<EOF
apiVersion: networking.istio.io/v1alpha3
kind: Gateway
metadata:
  name: istio-egressgateway-with-sni-proxy
spec:
  selector:
    istio: egressgateway-with-sni-proxy
  servers:
  - port:
      number: 443
      name: tls-egress
      protocol: TLS
    hosts:
    - "*.wikipedia.org"
    tls:
      mode: ISTIO_MUTUAL
---
apiVersion: networking.istio.io/v1alpha3
kind: DestinationRule
metadata:
  name: egressgateway-for-wikipedia
spec:
  host: istio-egressgateway-with-sni-proxy.istio-system.svc.cluster.local
  subsets:
    - name: wikipedia
      trafficPolicy:
        loadBalancer:
          simple: ROUND_ROBIN
        portLevelSettings:
        - port:
            number: 443
          tls:
            mode: ISTIO_MUTUAL
---
apiVersion: networking.istio.io/v1alpha3
kind: VirtualService
metadata:
  name: direct-wikipedia-through-egress-gateway
spec:
  hosts:
  - "*.wikipedia.org"
  gateways:
  - mesh
  - istio-egressgateway-with-sni-proxy
  tls:
  - match:
    - gateways:
      - mesh
      port: 443
      sniHosts:
      - "*.wikipedia.org"
    route:
    - destination:
        host: istio-egressgateway-with-sni-proxy.istio-system.svc.cluster.local
        subset: wikipedia
        port:
          number: 443
      weight: 100
  tcp:
  - match:
    - gateways:
      - istio-egressgateway-with-sni-proxy
      port: 443
    route:
    - destination:
        host: sni-proxy.local
        port:
          number: 18443
      weight: 100
---
# 下面的 filter 用于将最初的 SNI （应用发送的）转换为双向 TLS 连接的 SNI。
# 双向 TLS 连接。
# 转换后的 SNI 将被报告给 Mixer，以基于初始 SNI 的值强制实施策略。
apiVersion: networking.istio.io/v1alpha3
kind: EnvoyFilter
metadata:
  name: forward-downstream-sni
spec:
  configPatches:
  - applyTo: NETWORK_FILTER
    match:
      context: SIDECAR_OUTBOUND
      listener:
        portNumber: 443
        filterChain:
          filter:
            name: istio.stats
    patch:
      operation: INSERT_BEFORE
      value:
         name: forward_downstream_sni
         config: {}
EOF

  3. Add an EnvoyFilter to the gateway, to prevent it from being deceived.

    $ kubectl apply -n istio-system -f - <<EOF
# The following filter verifies that the SNI of the mutual TLS connection is
# identical to the original SNI issued by the client (the SNI used for routing by the SNI proxy).
# The filter prevents the gateway from being deceived by a malicious client: routing to one SNI while
# reporting some other value of SNI. If the original SNI does not match the SNI of the mutual TLS connection,
# the filter will block the connection to the external service.
apiVersion: networking.istio.io/v1alpha3
kind: EnvoyFilter
metadata:
  name: egress-gateway-sni-verifier
spec:
  workloadSelector:
    labels:
      app: istio-egressgateway-with-sni-proxy
  configPatches:
  - applyTo: NETWORK_FILTER
    match:
      context: GATEWAY
      listener:
        portNumber: 443
        filterChain:
          filter:
            name: istio.stats
    patch:
      operation: INSERT_BEFORE
      value:
         name: sni_verifier
         config: {}
EOF

  4. 发送 HTTPS 请求至 https://en.wikipedia.org and https://de.wikipedia.org:

    $ kubectl exec -it $SOURCE_POD -c sleep -- sh -c 'curl -s https://en.wikipedia.org/wiki/Main_Page | grep -o "<title>.*</title>"; curl -s https://de.wikipedia.org/wiki/Wikipedia:Hauptseite | grep -o "<title>.*</title>"'
<title>Wikipedia, the free encyclopedia</title>
<title>Wikipedia – Die freie Enzyklopädie</title>

  5. 检查 Egress 网关 Envoy 代理的日志。如果 Istio 被部署在 istio-system 命名空间中，打印日志的命令为：

    $ kubectl logs -l istio=egressgateway-with-sni-proxy -c istio-proxy -n istio-system

    您将看到类似如下的内容：

    [2019-01-02T16:34:23.312Z] "- - -" 0 - 578 79141 624 - "-" "-" "-" "-" "127.0.0.1:8443" outbound|8443||sni-proxy.local 127.0.0.1:55018 172.30.109.84:443 172.30.109.112:45346 en.wikipedia.org
[2019-01-02T16:34:24.079Z] "- - -" 0 - 586 65770 638 - "-" "-" "-" "-" "127.0.0.1:8443" outbound|8443||sni-proxy.local 127.0.0.1:55034 172.30.109.84:443 172.30.109.112:45362 de.wikipedia.org

  6. 检查 SNI 代理的日志。如果 Istio 被部署在 istio-system 命名空间中，打印日志的命令为：

    $ kubectl logs -l istio=egressgateway-with-sni-proxy -n istio-system -c sni-proxy
127.0.0.1 [01/Aug/2018:15:32:02 +0000] TCP [en.wikipedia.org]200 81513 280 0.600
127.0.0.1 [01/Aug/2018:15:32:03 +0000] TCP [de.wikipedia.org]200 67745 291 0.659

清除任意域的 wildcard 配置

  1. 删除 *.wikipedia.org 的配置项：

    $ kubectl delete serviceentry wikipedia
$ kubectl delete gateway istio-egressgateway-with-sni-proxy
$ kubectl delete virtualservice direct-wikipedia-through-egress-gateway
$ kubectl delete destinationrule egressgateway-for-wikipedia
$ kubectl delete --ignore-not-found=true envoyfilter forward-downstream-sni
$ kubectl delete --ignore-not-found=true envoyfilter -n istio-system egress-gateway-sni-verifier

  2. 删除部署 egressgateway-with-sni-proxy 的配置项：

    $ kubectl delete serviceentry sni-proxy
$ kubectl delete destinationrule disable-mtls-for-sni-proxy
$ kubectl delete configmap egress-sni-proxy-configmap -n istio-system
$ kubectl delete -f ./egressgateway-with-sni-proxy.yaml

  3. 删除您创建的配置文件：

    $ rm ./sni-proxy.conf ./egressgateway-with-sni-proxy.yaml

清除

Zip
$ kubectl delete -f @samples/sleep/sleep.yaml@

  • 从您的集群中卸载 Istio:

    $ istioctl x uninstall --purge
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