如何使用 Istio 设置动态路由


如何使用 Istio 设置动态路由

路由这个功能是 Istio 流量控制里面非常重要也是最常用的一个功能,在 Istio 一般通过 VirtualService-虚拟服务以及 DestinationRules-目标规则 这两个API资源进行动态路由的设置。

虚拟服务可以简单理解为它是一个路由规则的集合,它主要是用来定义路由规则,以及描述这些满足我们设置条件的请求去向哪里。

目标规则是配合虚拟服务来使用的,主要用来定义子集子集实际上就是具体的目标地址,除此之外还可以定义一些策略,它主要描述的是到达目标的请求如何去处理,所谓的目标就是子集,而如何处理就是具体的策略

  • 虚拟服务(Virtual Service)

    • 定义路由规则
    • 描述满足条件的请求去哪里
  • 目标规则(Destination Rule)

    • 定义子集、策略

    • 描述到达目标的请求怎么处理

在前面我们成功搭建并部署了 Istio 及其其 Bookinfo 示例应用,参考 Istio的安装和部署

目前搭建 Bookinfo 应用我们只用到了下面两个资源文件:

samples/bookinfo/platform/kube/bookinfo.yaml
samples/bookinfo/networking/bookinfo-gateway.yaml

现在访问应用界面并刷新,会看到 Reviews 有时不会显示评分,有时候会显示不同样式的评分,这是因为后面有3个不同的 Reviews 服务版本,而没有配置该服务的路由规则 route rule 的情况下,该服务的几个实例会被随机访问到,有的版本服务会进一步调用 Ratings 服务,有的不会。

下面我们将通过搭建的 Bookinfo 应用来进行实践操作,从而学会动态路由的配置,掌握虚拟服务和目标规则的配置方法。

不同服务版本访问规则

如上图所示就是我们要实践到达的目标,把请求指向 Reviews 的 v1 版本。

对 Reviews 服务添加一条路由规则,启用 samples/bookinfo/networking/virtual-service-all-v1.yaml 定义的 VirtualService 规则,内容如下:

apiVersion: networking.istio.io/v1alpha3
kind: VirtualService
metadata:
  name: reviews
spec:
  hosts:
  - reviews
  http:
  - route:
    - destination:
        host: reviews
        subset: v1

这样,所有访问 reviews 服务的流量就会被引导到 reviews 服务对应的 subset 为 v1 的 Pod 中。启用这条规则:

# zhangquan @ MacBook-Pro-2 in ~/Downloads/devops/istio-1.5.1 [18:07:42] 
$ kubectl apply -f  samples/bookinfo/networking/virtual-service-all-v1.yaml  
virtualservice.networking.istio.io/productpage created
virtualservice.networking.istio.io/reviews created
virtualservice.networking.istio.io/ratings created
virtualservice.networking.istio.io/details created

然后查看所有的路由规则:

# zhangquan @ MacBook-Pro-2 in ~/Downloads/devops/istio-1.5.1 [18:09:30] 
$ kubectl get virtualservices
NAME          GATEWAYS             HOSTS           AGE
bookinfo      [bookinfo-gateway]   [*]             54m
details                            [details]       41s
productpage                        [productpage]   41s
ratings                            [ratings]       41s
reviews                            [reviews]       41s

我们可以看到 reviews 的 VirtualService 已经创建成功了,此时我们去刷新应用的页面,发现访问 Reviews 失败了:

这是因为我们还没有创建 DestinationRule 对象,通常情况下DestinationRule是和VirtualService配合使用的, DestinationRule 对象是 VirtualService 路由生效后,配置应用与请求的策略集,用来将 VirtualService 中指定的 subset 与对应的 Pod 关联起来。

我们继续定义一下目标规则,在 samples/bookinfo/networking/destination-rule-all.yaml 文件中有定义所有该应用中要用到的所有 DestinationRule 资源对象,其中有一段就是对 Reviews 相关的 DestinationRule 的定义:

apiVersion: networking.istio.io/v1alpha3
kind: DestinationRule
metadata:
  name: reviews
spec:
  host: reviews
  subsets:
  - name: v1
    labels:
      version: v1
  - name: v2
    labels:
      version: v2
  - name: v3
    labels:
      version: v3

我们可以看到 DestinationRule 中定义了 subsets 集合,其中 labels 就和我们之前 Service 的 labelselector 一样是去匹配 Pod 的 labels 标签的,比如我们这里 subsets 中就包含一个名为 v1 的 subset,而这个 subset 匹配的就是具有 version=v1 这个 label 标签的 Pod 集合,再回到之前的 samples/bookinfo/platform/kube/bookinfo.yaml 文件中,我们可以发现 reviews 的 Deployment 确实有声明不同的 labels->version:

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: reviews-v1
  labels:
    app: reviews
    version: v1
spec:
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      app: reviews
      version: v1
  template:
    metadata:
      labels:
        app: reviews
        version: v1
    spec:
      serviceAccountName: bookinfo-reviews
      containers:
      - name: reviews
        image: docker.io/istio/examples-bookinfo-reviews-v1:1.15.0
        imagePullPolicy: IfNotPresent
        env:
        - name: LOG_DIR
          value: "/tmp/logs"
        ports:
        - containerPort: 9080
        volumeMounts:
        - name: tmp
          mountPath: /tmp
        - name: wlp-output
          mountPath: /opt/ibm/wlp/output
      volumes:
      - name: wlp-output
        emptyDir: {}
      - name: tmp
        emptyDir: {}

这样我们就通过 DestinationRule 将 VirtualService 与 Service 不同的版本关联起来了。现在我们直接创建 DestinationRule 资源:

# zhangquan @ MacBook-Pro-2 in ~/Downloads/devops/istio-1.5.1 [18:18:37] 
$ kubectl apply -f  samples/bookinfo/networking/destination-rule-all.yaml  
destinationrule.networking.istio.io/productpage created
destinationrule.networking.istio.io/reviews created
destinationrule.networking.istio.io/ratings created
destinationrule.networking.istio.io/details created

创建完成后,我们就可以查看目前我们网格中的 DestinationRules:

# zhangquan @ MacBook-Pro-2 in ~/Downloads/devops/istio-1.5.1 [18:19:15] 
$ kubectl get destinationrule
NAME          HOST          AGE
details       details       27s
productpage   productpage   27s
ratings       ratings       27s
reviews       reviews       27s

此时再访问应用就成功了,多次刷新页面发现 Reviews 都展示的是 v1 版本无星的 Ratings,说明我们VirtualService 的配置成功了。

配置是如何生效的?

我们来分析下上面的配置是如何生效的,我们先来看看上面使用到的两个API资源 samples/bookinfo/networking/destination-rule-all.yaml 和 samples/bookinfo/networking/destination-rule-all.yaml 它们的一些具体配置项:

如上图所示,我们可以看到 VirtualService 提供了 6 个字段,主要的是 http 字段,它会对应到后面的一个 HTTPRoute 对象(即我们具体的匹配规则),HTTPRoute 对象中有两个重要字段 match 和 route,math 字段描述了满足了什么样条件的请求是可以被接受的,它对应的对象是 HTTPMatchRequest对象,通过 HTTPMatchRequest 对象我们可以看到在 Istio 里提供丰富的匹配规则供我们使用,可以根据 uri,scheme,method,headers,port 等一些规则进行匹配,而匹配到的请求一般是通过 HTTPRoute 对象中的 route 字段搭配在一起使用,也就是满足了什么样的请求会被 route,而 HTTPRouteDestination 对象中最重要的字段是 destination ,在 DestinationRule 中 host 就是具体的最终路由到的目标地址,subsets 一般主要是给服务限定版本的,比如你定义v1,v2两个子集版本。

基于权重的服务访问规则

刚刚我们演示的基于不同服务版本的服务网格的控制,接下来我们来演示下基于权重的服务访问规则的使用。

首先移除刚刚创建的 VirtualService 对象,排除对环境的影响:

# zhangquan @ MacBook-Pro-2 in ~/Downloads/devops/istio-1.5.1 [19:08:17] 
$ kubectl delete virtualservice reviews
virtualservice.networking.istio.io "reviews" deleted

# zhangquan @ MacBook-Pro-2 in ~/Downloads/devops/istio-1.5.1 [19:08:23] 
$ kubectl get virtualservice           
NAME          GATEWAYS             HOSTS           AGE
bookinfo      [bookinfo-gateway]   [*]             113m
details                            [details]       59m
productpage                        [productpage]   59m
ratings                            [ratings]       59m

现在我们再去访问 Bookinfo 应用又回到最初随机访问 Reviews 的情况了。现在我们查看文件 samples/bookinfo/networking/virtual-service-reviews-80-20.yaml 的定义:

apiVersion: networking.istio.io/v1alpha3
kind: VirtualService
metadata:
  name: reviews
spec:
  hosts:
    - reviews
  http:
  - route:
    - destination:
        host: reviews
        subset: v1
      weight: 80
    - destination:
        host: reviews
        subset: v2
      weight: 20

这个规则定义了 80% 的对 Reviews 的流量会落入 v1 这个 subset,就是没有 Ratings 的这个服务,20% 会落入 v2 带黑色 Ratings 的这个服务,然后我们创建这个资源对象:

# zhangquan @ MacBook-Pro-2 in ~/Downloads/devops/istio-1.5.1 [19:09:53] 
$ kubectl apply -f samples/bookinfo/networking/virtual-service-reviews-80-20.yaml
virtualservice.networking.istio.io/reviews created

# zhangquan @ MacBook-Pro-2 in ~/Downloads/devops/istio-1.5.1 [19:09:58] 
$ kubectl get virtualservice
NAME          GATEWAYS             HOSTS           AGE
bookinfo      [bookinfo-gateway]   [*]             115m
details                            [details]       61m
productpage                        [productpage]   61m
ratings                            [ratings]       61m
reviews                            [reviews]       5s

我们查看当前网格中的 VirtualService 对象,可以看到已经有 reviews 了,证明已经创建成功了,由于上面我们已经将应用中所有的 DestinationRules 都已经创建过了,所以现在我们直接访问应用就可以了,我们多次刷新,可以发现没有出现 Ratings 的次数与出现黑色星 Ratings 的比例大概在4:1左右,并且没有红色星的 Ratings 的情况出现,说明我们配置的基于权重的 VirtualService 访问规则配置生效了。

基于请求内容的服务访问规则

除了上面基于服务版本和服务权重的方式控制服务访问之外,我们还可以基于请求内容来进行访问控制。

同样,将上面创建的 VirtualService 对象删除:

# zhangquan @ MacBook-Pro-2 in ~/Downloads/devops/istio-1.5.1 [19:10:58] C:1
$  kubectl delete virtualservice reviews
virtualservice.networking.istio.io "reviews" deleted

# zhangquan @ MacBook-Pro-2 in ~/Downloads/devops/istio-1.5.1 [19:11:02] 
$ kubectl get virtualservice
NAME          GATEWAYS             HOSTS           AGE
bookinfo      [bookinfo-gateway]   [*]             116m
details                            [details]       62m
productpage                        [productpage]   62m
ratings                            [ratings]       62m

查看文件 samples/bookinfo/networking/virtual-service-reviews-jason-v2-v3.yaml 的定义:

apiVersion: networking.istio.io/v1alpha3
kind: VirtualService
metadata:
  name: reviews
spec:
  hosts:
  - reviews
  http:
  - match:
    - headers:
        end-user:
          exact: jason
    route:
    - destination:
        host: reviews
        subset: v2
  - route:
    - destination:
        host: reviews
        subset: v3

这个 VirtualService 对象定义了对 reviews 服务访问的 match 规则。意思是如果当前请求的 header 中包含 jason 这个用户信息,则只会访问到 v2 的 reviews 这个服务版本,即都带黑星的样式,如果不包含该用户信息,则都直接将流量转发给 v3 这个 reviews 的服务。

我们先不启用这个 VirtualService,先去访问下 Bookinfo 这个应用:

右上角有登录按钮,在没有登录的情况下刷新页面,reviews 服务是被随机访问的,可以看到有带星不带星的样式,点击登录,在弹窗中 User Name 输入 jason,Password 为空,登录:

再刷新页面,可以看到跟未登录前的访问规则一样,也是随机的。

现在我们来创建上面的 VirtualService 这个对象:

# zhangquan @ MacBook-Pro-2 in ~/Downloads/devops/istio-1.5.1 [19:11:25] 
$ kubectl apply -f samples/bookinfo/networking/virtual-service-reviews-jason-v2-v3.yaml
virtualservice.networking.istio.io/reviews created

# zhangquan @ MacBook-Pro-2 in ~/Downloads/devops/istio-1.5.1 [19:14:42] 
$  kubectl get virtualservice
NAME          GATEWAYS             HOSTS           AGE
bookinfo      [bookinfo-gateway]   [*]             120m
details                            [details]       65m
productpage                        [productpage]   65m
ratings                            [ratings]       65m
reviews                            [reviews]       10s

此时再回去刷新页面,发现一直都是黑星的 Reviews 版本(v2)被访问到了。注销退出后再访问,此时又一直是红星的版本(v3)被访问了。

说明我们基于 headers->end-user->exact:jason 的控制规则生效了。在 productpage 服务调用 reviews 服务时,登录的情况下会在 header 中带上用户信息,通过 exact 规则匹配到相关信息后,流量被引向了上面配置的 v2 版本中。

这里要说明一下 match 的匹配规则:

All conditions inside a single match block have AND semantics, while the list of match blocks have OR semantics. The rule is matched if any one of the match blocks succeed.

意思是一个 match 块里的条件是需要同时满足才算匹配成功的,如下面是 url 前缀和端口都必须都满足才算成功:

- match:
    - uri:
        prefix: "/wpcatalog"
      port: 443

多个 match 块之间是只要有一个 match 匹配成功了,就会被路由到它指定的服务版本去,而忽略其他的。我们的示例中在登录的条件下,满足第一个 match,所以服务一直会访问到 v2 版本。退出登录后,没有 match 规则满足匹配,所以就走最后一个 route 规则,即 v3 版本。

到这里,我们就和大家一起学习了基于不同服务版本、权重以及请求内容来控制服务流量的配置。

Virtual Service 和 Destination Rule 的应用场景

  • 按服务版本路由
  • 按比例切分流量,比如灰度发布
  • 根据匹配规则进行路由
  • 定义各种策略(负载均衡、连接池等)

参考


文章作者: 张权
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