多网络网格中的虚拟机

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本示例演示如何利用网关整合一个 VM 或一个裸机到部署在 Kubernetes 上的多网络 Istio 网格中。这种方式不要求 VM，裸机和集群之间可以通过 VPN 连通或者直接的网络访问。

前提条件

  • 一个或者多个 Kubernetes 集群，支持版本为：1.17, 1.18, 1.19, 1.20。
  • 虚拟机（VMs）必须可以通过 IP 连接网格中的 Ingress 网关。

安装步骤

设置内容包括准备网格用于扩展，安装和配置各个 VM 。

集群上定制化安装 Istio

当添加非 Kubernetes 的服务到 Istio 网格时，第一步是 Istio 本身的安装配置，并生成让 VMs 连接到网格的配置文件。为 VM 准备集群需要使用集群管理员权限在一台机器上执行如下命令：

  1. 为您的生成的 CA 证书创建 Kubernetes secret，使用如下命令。查看 Certificate Authority (CA) certificates 获取更多细节。

    ZipZipZipZip
    $ kubectl create namespace istio-system
$ kubectl create secret generic cacerts -n istio-system \
    --from-file=@samples/certs/ca-cert.pem@ \
    --from-file=@samples/certs/ca-key.pem@ \
    --from-file=@samples/certs/root-cert.pem@ \
    --from-file=@samples/certs/cert-chain.pem@

  2. 集群中部署 Istio 控制平面

    $ istioctl manifest apply \
    -f install/kubernetes/operator/examples/vm/values-istio-meshexpansion-gateways.yaml \
    --set coreDNS.enabled=true

    更多细节和定制选项，参考 installation instructions。

  3. 为 VM 的服务创建 vm 命名空间

    $ kubectl create ns vm

  4. 定义命名空间，供 VM 加入。本示例使用 SERVICE_NAMESPACE 环境变量保存命名空间。这个环境变量的值必须与您后面在配置文件中使用的命名空间匹配。

    $ export SERVICE_NAMESPACE="vm"

  5. 取得初始密钥，服务账户需要在 VMs 上使用。

    $ kubectl -n $SERVICE_NAMESPACE get secret istio.default  \
    -o jsonpath='{.data.root-cert\.pem}' | base64 --decode > root-cert.pem
$ kubectl -n $SERVICE_NAMESPACE get secret istio.default  \
    -o jsonpath='{.data.key\.pem}' | base64 --decode > key.pem
$ kubectl -n $SERVICE_NAMESPACE get secret istio.default  \
      -o jsonpath='{.data.cert-chain\.pem}' | base64 --decode > cert-chain.pem

  6. 确定并保存 Istio Ingress gateway 的 IP 地址，VMs 会通过这个 IP 地址访问 Citadel ， Pilot 和集群中的工作负载。

    $ export GWIP=$(kubectl get -n istio-system service istio-ingressgateway -o jsonpath='{.status.loadBalancer.ingress[0].ip}')
$ echo $GWIP
35.232.112.158

  7. 生成一个 cluster.env 配置并部署到 VMs 中。这个文件包含会被 Envoy 拦截和转发 Kubernetes 集群 IP 地址段。

    $ echo -e "ISTIO_CP_AUTH=MUTUAL_TLS\nISTIO_SERVICE_CIDR=$ISTIO_SERVICE_CIDR\n" > cluster.env

  8. 检查生成的 cluster.env 文件内容。它应该和下面示例类似：

    $ cat cluster.env
ISTIO_CP_AUTH=MUTUAL_TLS
ISTIO_SERVICE_CIDR=172.21.0.0/16

  9. 如果 VM 只是调用网格中的服务，您可以跳过这一步。否则，通过如下命令添加 VM 暴露的端口到 cluster.env 文件中。如果有必要，您后面还能修改这些端口。

    $ echo "ISTIO_INBOUND_PORTS=8888" >> cluster.env

设置 DNS

参考 Setup DNS 设置集群 DNS 。

设置 VM

下一步，在每台您想要添加到网格中的机器上执行如下命令：

  1. 拷贝之前创建的 cluster.env 和 *.pem 到 VM 中。

  2. 安装 Envoy sidecar 的 Debian 包。

    $ curl -L https://storage.googleapis.com/istio-release/releases/1.9.5/deb/istio-sidecar.deb > istio-sidecar.deb
$ sudo dpkg -i istio-sidecar.deb

  3. 添加 Istio gateway 的 IP 地址到 /etc/hosts 中。重新查看集群上定制化安装 Istio 部分学习怎样获取 IP 地址。 下面的示例演示更新 /etc/hosts 文件中的 Istio gateway 地址：

    $ echo "35.232.112.158 istio-citadel istio-pilot istio-pilot.istio-system" | sudo tee -a /etc/hosts

  4. 安装 root-cert.pem, key.pem 和 cert-chain.pem 到 /etc/certs/ 下。

    $ sudo mkdir -p /etc/certs
$ sudo cp {root-cert.pem,cert-chain.pem,key.pem} /etc/certs

  5. 安装 cluster.env 到 /var/lib/istio/envoy/ 下。

    $ sudo cp cluster.env /var/lib/istio/envoy

  6. 移交 /etc/certs/ 和 /var/lib/istio/envoy/ 下的文件所有权给 Istio proxy 。

    $ sudo chown -R istio-proxy /etc/certs /var/lib/istio/envoy

  7. 使用 systemctl 启动 Istio 。

    $ sudo systemctl start istio-auth-node-agent
$ sudo systemctl start istio

添加 Istio 资源

下面的 Istio 资源结合 gateways 一起对添加 VMs 到网格中做支持。这些资源让 VM 和 集群摆脱了扁平网络的要求。

资源类型资源名字功能
configmapcorednsSend *.global request to istiocordns service
serviceistiocorednsResolve *.global to Istio Ingress gateway
gateway.networking.istio.iomeshexpansion-gatewayOpen port for Pilot, Citadel and Mixer
gateway.networking.istio.ioistio-multicluster-ingressgatewayOpen port 15443 for inbound *.global traffic
envoyfilter.networking.istio.ioistio-multicluster-ingressgatewayTransform *.global to *. svc.cluster.local
destinationrule.networking.istio.ioistio-multicluster-destinationruleSet traffic policy for 15443 traffic
destinationrule.networking.istio.iomeshexpansion-dr-pilotSet traffic policy for istio-pilot
destinationrule.networking.istio.ioistio-policySet traffic policy for istio-policy
destinationrule.networking.istio.ioistio-telemetrySet traffic policy for istio-telemetry
virtualservice.networking.istio.iomeshexpansion-vs-pilotSet route info for istio-pilot
virtualservice.networking.istio.iomeshexpansion-vs-citadelSet route info for istio-citadel

暴露在集群上运行的服务到 VMs

集群中每个需要被 VM 访问到的服务必须在集群中添加一个 service entry 配置。Service entry 中的 host 要求格式为 <name>.<namespace>.global，其中 name 和 namespace 分别对应服务中的名字和命名空间。

在集群中配置 httpbin service ，演示 VM 怎样访问集群中的服务。

  1. 在集群中部署 httpbin 。

    Zip
    $ kubectl create namespace bar
$ kubectl label namespace bar istio-injection=enabled
$ kubectl apply -n bar -f @samples/httpbin/httpbin.yaml@

  2. 在集群中为 httpbin 服务创建 service entry 。

    为了 VM 中的服务能够访问到集群中的 httpbin ，我们需要为它创建一个 service entry。Service entry 中的 host 值要求格式为 <name>.<namespace>.global，其中 name 和 namespace 分别对应远程服务中的名字和命名空间。

    因为 DNS 解析 *.global 域上的服务，您需要为这些服务分配一个 IP 地址。

    如果全局服务已经有真正的 VIPs，您可以使用它们，否则我们建议使用来自回环段 127.0.0.0/8 的还未分配的 IPs 。这些 IPs 在 pod 外不能路由。

    本示例中我们使用 127.255.0.0/16 中的 IPs 避免和常用的 IPs 例如 127.0.0.1 (localhost) 产生冲突。

    使用这些 IPs 的应用流量将被 sidecar 捕获并路由到合适的远程服务上。

    $ kubectl apply  -n bar -f - <<EOF
apiVersion: networking.istio.io/v1alpha3
kind: ServiceEntry
metadata:
  name: httpbin.bar.forvms
spec:
  hosts:
  # 格式要求必须为 name.namespace.global
  - httpbin.bar.global
  location: MESH_INTERNAL
  ports:
  - name: http1
    number: 8000
    protocol: http
  resolution: DNS
  addresses:
  # httpbin.bar.global 将会被解析至这个 IP 地址，它对于给定集群中的各个服务必须是唯一的。
  # 这个地址不需要可路由。这个 IP 的流量将会被 sidecar 捕获并路由到合适的地方。
  # 同时这个地址也会被添加到 VM 的 /etc/hosts 中
  - 127.255.0.3
  endpoints:
  # 这是集群中 ingress gateway 的可路由地址。
  # 来自 VMs 的流量将被路由到这个地址。
  - address: ${CLUSTER_GW_ADDR}
    ports:
      http1: 15443 # Do not change this port value
EOF

    上述配置会让来自 VMs 的 地址为 httpbin.bar.global 的 any port 的所有流量通过双向 TLS 连接被路由到指定 endpoint <IPofClusterIngressGateway>:15443 。

    端口为 15443 的 gateway 是一个特殊的 SNI-aware Envoy，作为结合 gateway 的网格扩张的部分在 Istio 安装部署步骤部分做了配置和安装。进入端口 15443 的流量会在目标集群中合适的内部服务的 pods 上做负载均衡（本例子，是集群中的 httpbin.bar）。

从 VM 发送请求到 Kubernetes 中的服务

机器在安装以后，就能访问运行在 Kubernetes 集群中的服务。

下面的示例演示一个使用 /etc/hosts/ 的 VM 访问运行在 Kubernetes 集群中的服务。这个服务来自 httpbin service。

  1. 在添加的 VM 上，添加服务名字和地址到它的 /etc/hosts 文件中。您就可以从该 VM 连接集群上的服务了，例子如下：

    $ echo "127.255.0.3 httpbin.bar.global" | sudo tee -a /etc/hosts
$ curl -v httpbin.bar.global:8000
< HTTP/1.1 200 OK
< server: envoy
< content-type: text/html; charset=utf-8
< content-length: 9593

... html content ...

server: envoy header 表示 sidecar 拦截了这个流量。

在添加的 VM 上运行服务

  1. 在 VM 实例上安装一个 HTTP 服务器处理来自端口 8888 的 HTTP 流量：

    $ python -m SimpleHTTPServer 8888

  2. 指定 VM 实例的 IP 地址。

  3. 添加 VM 服务到网格中

    $ istioctl experimental add-to-mesh external-service vmhttp ${VM_IP} http:8888 -n ${SERVICE_NAMESPACE}

  4. 在 Kubernetes 集群中部署一个运行 sleep 服务的 pod，并等待它的状态变为 ready：

    Zip
    $ kubectl apply -f @samples/sleep/sleep.yaml@
$ kubectl get pod
NAME                             READY     STATUS    RESTARTS   AGE
sleep-88ddbcfdd-rm42k            2/2       Running   0          1s
...

  5. 从运行在 pod 上的 sleep 服务发送请求给 VM 的 HTTP 服务：

    $ kubectl exec -it sleep-88ddbcfdd-rm42k -c sleep -- curl vmhttp.${SERVICE_NAMESPACE}.svc.cluster.local:8888

    如果配置正确，您将会看到如下类似输出：

    <!DOCTYPE html PUBLIC "-//W3C//DTD HTML 3.2 Final//EN"><html>
<title>Directory listing for /</title>
<body>
<h2>Directory listing for /</h2>
<hr>
<ul>
<li><a href=".bashrc">.bashrc</a></li>
<li><a href=".ssh/">.ssh/</a></li>
...
</body>

恭喜！ 您成功配置一个运行在集群 pod 上的服务，发送流量给运行在一个集群外的 VM 上的服务并测试配置是否生效。

清除

执行如下命令从网格的抽象模型中移除扩展的 VM。

$ istioctl experimental remove-from-mesh -n ${SERVICE_NAMESPACE} vmhttp
Kubernetes Service "vmhttp.vm" has been deleted for external service "vmhttp"
Service Entry "mesh-expansion-vmhttp" has been deleted for external service "vmhttp"
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