Istio 在阿里云容器服务的部署及流量治理实践

目标

在阿里云容器服务 Kubernetes 集群上部署 Istio 服务网格
实践灰度发布、故障注入、熔断等 Istio 流量管理特性

准备工作

安装和设置 kubectl 客户端，请参考不同的操作系统，如果已经安装请忽略：

macOS

curl -LO https://kubectl.oss-cn-hangzhou.aliyuncs.com/macos/kubectl
chmod +x ./kubectl
sudo mv ./kubectl /usr/local/bin/kubectl
kubectl --help

Linux

curl -LO https://kubectl.oss-cn-hangzhou.aliyuncs.com/linux/kubectl
chmod +x ./kubectl
sudo mv ./kubectl /usr/local/bin/kubectl
kubectl --help

Windows

把 https://kubectl.oss-cn-hangzhou.aliyuncs.com/windows/kubectl.exe 放到系统PATH路径下

kubectl --help

配置 kubectl 连接 Kubernetes 集群的配置，可参考文档通过kubectl连接Kubernetes集群

实验步骤

部署Istio

登录容器服务控制台，在集群列表中选择一个集群，打开更多 - 部署 Istio
保持默认配置，点击"部署 Istio"
等待完成后，Istio 已经成功部署在 Kubernetes 集群中
使用 kiali 查看服务网格可视化

kubectl port-forward -n istio-system "$(kubectl get -n istio-system pod --selector=app=kiali -o jsonpath='{.items..metadata.name}')" 20001

在本地浏览器中访问 http://localhost:20001 ，使用默认账户 admin/admin 登录

灰度发布

创建命名空间并开启 Sidecar 自动注入：单击左侧导航栏中的集群 > 命名空间，进入命令空间页面，创建一个名称为 demo 的命名空间，并为其添加一个 istio-injection:enabled 的标签
单击左侧导航栏中服务网格 > 虚拟服务，进入虚拟服务（Virtual Service）页面，点击创建，创建一个简单的示例应用，指定应用名称为istio-app，指定应用版本为v1，选择刚刚创建的命名空间 demo
配置应用容器，使用如下镜像：registry.cn-beijing.aliyuncs.com/test-node/node-server:v1
配置服务，服务名称为istio-app-svc，类型为虚拟集群 IP ，服务端口和容器端口均为8080
提交应用配置，将会自动创建 Deployment、Service、DestinationRule、VirtualService
单击导航栏中的应用 > 容器组，确认所有的 Pod 都已经正确的定义和启动
创建服务客户端测试应用

kubectl apply -n demo -f - <<EOF
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: sleep
  labels:
    app: sleep
spec:
  ports:
  - port: 80
    name: http
  selector:
    app: sleep
---
apiVersion: extensions/v1beta1
kind: Deployment
metadata:
  name: sleep
spec:
  replicas: 1
  template:
    metadata:
      labels:
        app: sleep
    spec:
      containers:
      - name: sleep
        image: pstauffer/curl
        command: ["/bin/sleep", "3650d"]
        imagePullPolicy: IfNotPresent
EOF

在测试应用的 Pod 中访问 Istio 应用：登录到 sleep 应用的 Pod 中

kubectl exec -it -n demo "$(kubectl get -n demo pod --selector=app=sleep -o jsonpath='{.items..metadata.name}')" sh

执行如下命令调用之前部署的 Istio 应用：

for i in `seq 1000`
do
curl http://istio-app-svc.demo:8080;
echo '';
sleep 1;
done;

可以看到返回的信息：

Hello from v1
Hello from v1
Hello from v1

单击左侧导航栏中服务网格 > 虚拟服务，进入虚拟服务（Virtual Service）页面，找到istio-app-svc服务，点击管理，在版本管理中，点击增加灰度版本，新的版本指定为v2

在容器配置中使用以下镜像：

registry.cn-beijing.aliyuncs.com/test-node/node-server:v2

在灰度策略中选择基于流量比例发布，流量比例 50%

提交灰度发布后，查看 sleep 应用的调用结果，可以看到，v1和v2版本的返回结果

Hello from v1
Hello from v2
Hello from v1
Hello from v1
Hello from v2
Hello from v1

在 kiali 中查看，可以确认，调用被分发到两个版本中

故障注入

目前应用工作正常，我们为 istio-app-svc 注入故障，以测试整个应用的弹性。在 istio-app-svc 的管理界面中，打开故障注入策略，选择注入中断故障，百分比 50%，状态码 503

提交后，继续查看 sleep 应用的调用结果，即可看到 istio-app-svc 服务约有 50% 的概率无法访问，输出fault filter abort。

Hello from v1
Hello from v1
Hello from v1
fault filter abort
fault filter abort
fault filter abort
Hello from v1
Hello from v2
fault filter abort
Hello from v2
Hello from v2

同时，在 kiali 可视化界面中，也可以看到 sleep 服务对 istio-app-svc 服务的调用有 50% 左右的失败比例

除此之外，我们也可以为服务注入时延故障，例如在上述界面中，选择时延故障，为 50% 的请求添加 5s 的时延

确认提交之后，我们可以看到，部分调用的耗时显著增加。在 kiali 中也可以查看调用的平均请求耗时

删除故障注入策略和灰度版本 v2

熔断

在 DestinationRule 中设置熔断规则

kubectl delete destinationrule -n demo istio-app-svc
kubectl apply -n demo -f - <<EOF
apiVersion: networking.istio.io/v1alpha3
kind: DestinationRule
metadata:
  name: istio-app-svc
spec:
  host: istio-app-svc
  trafficPolicy:
    connectionPool:
      tcp:
        maxConnections: 1
      http:
        http1MaxPendingRequests: 1
        maxRequestsPerConnection: 1
  subsets:
  - labels:
      version: v1
    name: v1
  - labels:
      version: v2
    name: v2
EOF

部署一个 HTTP 客户端，用于负载测试

kubectl apply -n demo -f https://raw.githubusercontent.com/istio/istio/master/samples/httpbin/sample-client/fortio-deploy.yaml

在上面的熔断设置中指定了 maxConnections: 1 以及 http1MaxPendingRequests: 1。这意味着如果超过了一个连接同时发起请求，Istio 就会熔断，阻止后续的请求或连接。因此我们以并发数为 3，发出 100 个请求：

FORTIO_POD=$(kubectl -n demo get pod | grep fortio | awk '{ print $1 }')
kubectl -n demo exec -it $FORTIO_POD  -c fortio /usr/bin/fortio -- load -c 3 -qps 0 -n 100 -loglevel Warning http://istio-app-svc:8080

从结果中，可以看到，有超过 40% 的请求被 Istio 阻断了。

Code 200 : 57 (57.0 %)
Code 503 : 43 (43.0 %)
Response Header Sizes : count 100 avg 130.53 +/- 113.4 min 0 max 229 sum 13053
Response Body/Total Sizes : count 100 avg 242.14 +/- 0.9902 min 241 max 243 sum 24214
All done 100 calls (plus 0 warmup) 0.860 ms avg, 2757.6 qps

在 kiali 中观察可以发现，这部分请求并没有真正到达 istio-app-svc 的 Pod

通过查询 istio-proxy 的状态，可以获得更多信息，upstream_rq_pending_overflow 的值即为被熔断策略阻止的请求数

kubectl -n demo exec -it $FORTIO_POD -c istio-proxy -- sh -c 'curl localhost:15000/stats' | grep istio-app-svc | grep pending

cluster.outbound|8080|v1|istio-app-svc.demo-ab.svc.cluster.local.upstream_rq_pending_active: 0
cluster.outbound|8080|v1|istio-app-svc.demo-ab.svc.cluster.local.upstream_rq_pending_failure_eject: 0
cluster.outbound|8080|v1|istio-app-svc.demo-ab.svc.cluster.local.upstream_rq_pending_overflow: 99
cluster.outbound|8080|v1|istio-app-svc.demo-ab.svc.cluster.local.upstream_rq_pending_total: 199

清理实验环境

执行以下命令：

kubectl delete ns demo