Istio服务网格进阶②：在Istio服务网格中部署Bookinfo在线书店微服务项目

在Istio服务网格中部署Bookinfo在线书店微服务项目

1.在线书店微服务项目介绍

Bookinfo在线书店微服务是Istio提供学习的一个案例，这个微服务程序中包括4个微服务程序，并且每个微服务程序都是通过不同的语言编写的，这个应用系统是模仿了书店的一个分类，会显示一本书的信息，在页面上会展示这本书的描述和评分等信息。

Bookinfo项目分为四个单独的微服务程序：

1）ProductPage（系统首页）：ProductPage微服务会调用Reviews评论区系统、Details详情内容，用来生成页面。

2）Reviews（评论区）：Reviews微服务包含了书籍的相关评论，会调用Ratings微服务。

3）Details（详情内容）：Details微服务包含了书籍的信息，无系统调用。

3）Ratings（评分）：Ratings微服务包含了由书籍评价组成的评级信息，无系统调用。

reviews 微服务有 3 个版本

1）v1 版本不会调用ratings服务。

2）v2 版本会调用ratings服务，并使用1到5个黑色星形图标来显示评分信息。

3）v3 版本会调用ratings服务，并使用1到5个红色星形图标来显示评分信息。

这三个版本用于实现灰度发布，根据上线不同的版本获取用户的体验数据，最终决定上线哪一个版本。

2.在线书店微服务系统架构图

Bookinfo在线书店中各个微服务应用都是由不同的语言编写的，这些服务对Istio没有任何依赖，其中ProductPage微服务以Python语言开发、Reviews微服务以JAVA语言开发、Details微服务以Ruby语言开发、Ratings微服务以NodeJS语言开发。

在线书店微服务部署在Istio服务网格之后的访问流程：

请求首先到达Istio的IngressGateway组件，根据配置的Gateway以及VirtualService资源，将请求转发到ProductPage首页微服务容器中的Envoy代理程序，各个程序之间的调用都通过Envoy代理程序进行通信，ProductPage系统首页微服务会调用Reviews展示评论区的内容，调用Details展示详情内容，Reviews微服务调用Ratings微服务显示评分内容。

3.部署在线书店微服务项目程序

3.1.Bookinfo资源编排文件解释

Bookinfo每个微服务程序都采用Deployment控制器进行部署，并且每个微服务程序都创建了一个SA账号。

和传统资源编排文件不同的地方在于：Reviews微服务需要同时部署多个不同版本的程序，并且不同的版本在Deployment资源编排文件中分包定义了不同的Pod标签，用于区分不同的程序版本实现灰度发布的机制，多版本会同时接入一个Service资源为线上用户提供服务，

Bookinfo在线书店的资源编排文件所在的路径为：istio-1.13.1/samples/bookinfo/platform/kube

Reviews微服务会部署三个不同的版本，以Reviews微服务程序V1版本为例简单看一下资源编排文件的内容。

apiVersion: v1			
kind: Service							#首先定义了一个service资源
metadata:
  name: reviews
  labels:
    app: reviews						
    service: reviews
spec:
  ports:
  - port: 9080
    name: http
  selector:
    app: reviews					#关联带有app=reviews标签的pod资源
---
apiVersion: v1
kind: ServiceAccount				#定义了serviceaccount账号
metadata:
  name: bookinfo-reviews
  labels:
    account: reviews
---
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment					#微服务通过deployment资源控制器部署
metadata:
  name: reviews-v1
  labels:
    app: reviews					#定义微服务程序的标签
    version: v1						#定义当前使用的版本标签，主要是通过这个标签实现灰度发布
spec:
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:					#关联pod使用的标签
      app: reviews
      version: v1
  template:
    metadata:
      labels:
        app: reviews				#定义微服务程序的标签
        version: v1					#定义当前使用的版本标签，主要是通过这个标签实现灰度发布
    spec:
      serviceAccountName: bookinfo-reviews					#指定SA账号
      containers:
      - name: reviews
        image: docker.io/istio/examples-bookinfo-reviews-v1:1.16.2				#程序使用的镜像
        imagePullPolicy: IfNotPresent
        env:
        - name: LOG_DIR
          value: "/tmp/logs"
        ports:
        - containerPort: 9080
        volumeMounts:					#数据挂载
        - name: tmp
          mountPath: /tmp
        - name: wlp-output
          mountPath: /opt/ibm/wlp/output
        securityContext:
          runAsUser: 1000
      volumes:							#采用的临时目录，线上环境一定要用远程存储
      - name: wlp-output
        emptyDir: {
    
    }
      - name: tmp
        emptyDir: {
    
    }

3.2.创建微服务使用的命名空间并开启自动注入

当配置了Sidecar自动注入后，创建Pod资源时，Istio会在编排文件中增加Sidecar代理程序的配置信息，将Sidecar与应用程序部署在同一个Pod资源中。

[root@k8s-master ~]# kubectl create ns bookinfo
namespace/bookinfo created
[root@k8s-master ~]# kubectl label namespace bookinfo istio-injection=enabled
namespace/bookinfo labeled

3.3.在Istio中部署在线书店微服务项目

1）部署在线书店微服务项目

1.进入Bookinfo项目提供的YAML文件路径
[root@k8s-master ~]# cd istio-1.8.2/samples/bookinfo/platform/kube/

2.在K8S集群中部署Bookinfo各个微服务程序
[root@k8s-master kube]# kubectl apply -f bookinfo.yaml -n bookinfo
service/details created
serviceaccount/bookinfo-details created
deployment.apps/details-v1 created
service/ratings created
serviceaccount/bookinfo-ratings created
deployment.apps/ratings-v1 created
service/reviews created
serviceaccount/bookinfo-reviews created
deployment.apps/reviews-v1 created
deployment.apps/reviews-v2 created
deployment.apps/reviews-v3 created
service/productpage created
serviceaccount/bookinfo-productpage created
deployment.apps/productpage-v1 created

3.查看部署的资源
[root@k8s-master kube]# kubectl get pod,deploy,svc -n bookinfo
NAME                                  READY   STATUS    RESTARTS   AGE
pod/details-v1-79f774bdb9-pg7vn       2/2     Running   0          11m
pod/productpage-v1-6b746f74dc-6k86p   2/2     Running   0          11m
pod/ratings-v1-b6994bb9-46bzz         2/2     Running   0          11m
pod/reviews-v1-545db77b95-v22lp       2/2     Running   0          11m
pod/reviews-v2-7bf8c9648f-m649b       2/2     Running   0          11m
pod/reviews-v3-84779c7bbc-gdf5q       2/2     Running   0          11m

NAME                  TYPE        CLUSTER-IP       EXTERNAL-IP   PORT(S)    AGE
service/details       ClusterIP   10.97.209.64     <none>        9080/TCP   11m
service/productpage   ClusterIP   10.106.201.162   <none>        9080/TCP   11m
service/ratings       ClusterIP   10.104.85.105    <none>        9080/TCP   11m
service/reviews       ClusterIP   10.107.113.19    <none>        9080/TCP   11m

NAME                             READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
deployment.apps/details-v1       1/1     1            1           11m
deployment.apps/productpage-v1   1/1     1            1           11m
deployment.apps/ratings-v1       1/1     1            1           11m
deployment.apps/reviews-v1       1/1     1            1           11m
deployment.apps/reviews-v2       1/1     1            1           11m
deployment.apps/reviews-v3       1/1     1            1           11m

#Bookinfo微服务项目部署好之后就是一个带有灰度发布的机制，Reviews微服务有3个不同的版本，不同版本的应用程序分别通过Deployment资源创建，然后同时接入到一个Service资源中，用户访问时会访问到不同版本的程序。

2）测试项目的可访问性

[root@k8s-master kube]# kubectl exec -it $(kubectl get pod -l app=ratings -n bookinfo -o jsonpath='{.items[0].metadata.name}') -n bookinfo -c ratings -- curl productpage:9080/productpage | grep -o "<title>.*</title>"
<title>Simple Bookstore App</title>

#当返回Simple Bookstore APP时就表示在线书店微服务程序部署完成了

3.4.创建在线书店的Gateway及VirtualService资源

通过创建Gateway以及VirtualService资源将Istio中的应用程序通过IngressGateway发布在互联网环境。

1）查看资源编排文件的内容

1.进入网关资源的编排文件目录
[root@k8s-master kube]# cd /root/istio-1.8.2/samples/bookinfo/networking

2.网关资源编排文件内容
[root@k8s-master networking]# cat bookinfo-gateway.yaml 
apiVersion: networking.istio.io/v1alpha3
kind: Gateway					#控制器类型为Gateway
metadata:
  name: bookinfo-gateway			#定义控制器的名称
spec:
  selector:
    istio: ingressgateway 			#关联带有istio=ingressgateway标签的gateway组件，将代理配置信息配置在ingressgateway中
  servers:							#定义服务使用的端口号
  - port:
      number: 80					#使用80端口，名称为http，协议为http
      name: http
      protocol: HTTP
    hosts:							#允许访问的主机
    - "*"
---
apiVersion: networking.istio.io/v1alpha3
kind: VirtualService					#控制器的类型为VirtualService
metadata:		
  name: bookinfo					#定义控制器的名称
spec:	
  hosts:							#定义流量转发的机器
  - "*"
  gateways:							#关联Gateway资源
  - bookinfo-gateway
  http:								#定义路由规则
  - match:
    - uri:								#url表示根据url做路由转发规则
        exact: /productpage
    - uri:
        prefix: /static
    - uri:
        exact: /login
    - uri:
        exact: /logout
    - uri:
        prefix: /api/v1/products
    route:								#定义路由转发规则
    - destination:
        host: productpage					#将指定的5个url路径全部转发到productpage的service资源上
        port:
          number: 9080						#service资源的端口号

2）创建资源控制器

1.创建资源
[root@k8s-master networking]# kubectl apply -f bookinfo-gateway.yaml -n bookinfo
gateway.networking.istio.io/bookinfo-gateway created
virtualservice.networking.istio.io/bookinfo created

2.查看资源的状态
[root@k8s-master networking]# kubectl get gw,vs -n bookinfo
NAME                                           AGE
gateway.networking.istio.io/bookinfo-gateway   10s

NAME                                          GATEWAYS               HOSTS   AGE
virtualservice.networking.istio.io/bookinfo   ["bookinfo-gateway"]   ["*"]   10s

3.5.访问Bookinfo图书评测系统

创建完Bookinfo微服务的Gateway及VirtualService资源后，就可以通过Istio的IngressGateway资源访问网格中的程序了。

[root@k8s-master networking]# kubectl get svc -n istio-system
NAME                   TYPE           CLUSTER-IP       EXTERNAL-IP   PORT(S)                                                                      AGE
istio-egressgateway    ClusterIP      10.98.153.235    <none>        80/TCP,443/TCP                                                               18h
istio-ingressgateway   LoadBalancer   10.109.142.180   <pending>     
15021:31707/TCP,80:32544/TCP,443:31600/TCP,31400:32642/TCP,15443:31500/TCP   18h
istiod                 ClusterIP      10.98.63.3       <none>        15010/TCP,15012/TCP,443/TCP,15014/TCP                                        18h

使用IngressGateway的80端口映射的NodePort端口进行访问：http://192.168.20.10:31105/productpage。

4.通过域名的方式访问Istio中的应用程序

在前面我们都是通过IP+端口的方式访问Istio中的应用程序，试想一下，如果在Istio中部署的应用程序有多个，通过IP的形式肯定不能正常访问多个应用系统，接下来我们就来实现基于域名去访问Istio中的不同应用程序。

通过域名访问Istio中应用程序的方式：

• 通过LB设备反向代理IngressGateway的Nodeport端口
  • 我们可以来搭建一个LB负载均衡，比如是Nginx，在Nginx中配置反向代理，将来自用户的所有域名请求全部转发到Istio的IngressGateway的NodePort端口上，从而通过域名来访问应用程序。
  • Nginx反向代理转发时会携带请求头，头部信息中会包含域名地址，域名被带入到IngresssGateway，再由Gateway转发到应用程序Service资源上，完成请求的访问。
• 配置IngressGateway Service资源的Loadblancer外部地址
  • IngressGateway采用LoadBlancer类型的Service资源，我们可以为LoadBlancer配置一个External-IP外部地址，这个地址可以是阿里云申请的公网IP地址也可以是局域网内的某个IP地址，Service资源会将这个IP与指定的端口做一组IPVS策略映射，配置完成后我们就可以通过这个IP+80端口来访问Istio中的应用程序。
  • 实现了IP+80端口访问应用程序就可以将这个IP与域名进行映射，请求转发到IngressGateway时，头部信息会携带域名，最终转发到不同的应用程序上。
  • 注意这个External IP地址不能是某个机器在使用的地址。

不管使用哪种方式通过域名去访问Istio中的应用程序，都需要在程序的Gateway以及VirtualService中绑定程序使用的域名，否则来着不同的域名请求还是会随机转发。

以在线书店项目为例，通过配置IngressGateway Service资源的Loadblancer外部地址的方式，来实现基于域名去访问Istio中的应用程序。

4.1.配置在线书店的GW和VS资源绑定程序域名

当VS和GW资源都绑定了域名后，就无法通过IP的形式访问应用程序了。

1.修改资源编排文件
[root@k8s-master networking]# cat bookinfo-gateway.yaml
apiVersion: networking.istio.io/v1alpha3
kind: Gateway
metadata:
  name: bookinfo-gateway
spec:
  selector:
    istio: ingressgateway 
  servers:
  - port:
      number: 80
      name: http
      protocol: HTTP
    hosts:
    - "bookinfo.jiangxl.com"					#在hosts字段中绑定程序的域名
---
apiVersion: networking.istio.io/v1alpha3
kind: VirtualService
metadata:
  name: bookinfo
spec:
  hosts:	
  - "bookinfo.jiangxl.com"					#绑定程序的域名
  
  gateways:
  - bookinfo-gateway
  http:
  - match:
    - uri:
        exact: /productpage
    - uri:
        prefix: /static
    - uri:
        exact: /login
    - uri:
        exact: /logout
    - uri:
        prefix: /api/v1/products
    route:
    - destination:
        host: productpage
        port:
          number: 9080

2.更新资源编排文件
[root@k8s-master networking]# kubectl apply -f bookinfo-gateway.yaml -n bookinfo
gateway.networking.istio.io/bookinfo-gateway configured
virtualservice.networking.istio.io/bookinfo configured

4.2.配置IngressGateway的Service资源

我们可以看到IngressGateway的Service资源是Loadblancer类型，但是并没有指定Loadblancer使用的负载均衡器地址，因此会一直显示pending状态，接下来我们去配置一个Loadblancer的External-IP（外部地址），通过指定的Loadblancer负载均衡地址来访问应用程序。

在这里我们指定一个局域网环境内不存在的IP地址当做LoadBlancer的外部地址。

[root@k8s-master networking]# kubectl edit svc istio-ingressgateway -n istio-system
spec:
  clusterIP: 10.109.142.180
  externalIPs: 
  - 192.168.20.15
  externalTrafficPolicy: Cluster
······

service/istio-ingressgateway edited

#切记不可用在edit中使用tab键

配置完成后即可生效。

4.3.查看Service资源生成的IPVS策略

策略的含义就是将制定的外部地址与Loadblancer的端口做了一个映射。

[root@k8s-master networking]# ipvsadm -Ln | grep 20.15
TCP  192.168.20.15:15021 rr
TCP  192.168.20.15:80 rr
TCP  192.168.20.15:443 rr
TCP  192.168.20.15:15443 rr
TCP  192.168.20.15:31400 rr

4.4.使用Loadblancer外部地址访问在线书店

首先在hosts解析中配置域名地址解析，通过域名的形式来访问在线书店。

192.168.20.15  bookinfo.jiangxl.com 

即使我们Istio中部署了多个应用程序也不会影响各系统间的访问。

5.在Istio中卸载Bookinfo在线书店

[root@k8s-master bookinfo]# sh platform/kube/cleanup.sh 
namespace ? [default] bookinfo
using NAMESPACE=bookinfo
virtualservice.networking.istio.io "bookinfo" deleted
gateway.networking.istio.io "bookinfo-gateway" deleted
Application cleanup may take up to one minute
service "details" deleted
serviceaccount "bookinfo-details" deleted
deployment.apps "details-v1" deleted
service "ratings" deleted
serviceaccount "bookinfo-ratings" deleted
deployment.apps "ratings-v1" deleted
service "reviews" deleted
serviceaccount "bookinfo-reviews" deleted
deployment.apps "reviews-v1" deleted
deployment.apps "reviews-v2" deleted
deployment.apps "reviews-v3" deleted
service "productpage" deleted
serviceaccount "bookinfo-productpage" deleted
deployment.apps "productpage-v1" deleted
Application cleanup successful