Istio 入门（七）：出入口网关 - 负载均衡和熔断等一系列功能

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• 5，出入口网关
  • istio-ingressgateway
    *
    • 部署服务
    • [配置 Gateway](#配置 Gateway)
    • 子版本
  • istio-egressgateway

5，出入口网关

Istio 可以管理集群的出入口流量，当客户端访问集群内的应用时， Istio 可以将经过 istio-ingressgateway 的流量实现负载均衡和熔断等一系列功能。

可是，如果集群内的一个应用要访问 google.com ，那么我们可以给内部所有请求了 google.com 的流量设置负载均衡吗？答案是可以，Istio 提供了 istio-egressgateway 实现这种功能。因为 Pod 中的容器要访问网络时，会被 Envoy 拦截，Envoy 可以很容易地分析这些请求，然后通过一系列手段影响着请求的行为。

在本章中，将会简单说一下 istio-ingressgateway 和 istio-egressgateway。

istio-ingressgateway

入口网关指的是从外部经过 istio-ingressgateway 流入集群的流量，需要创建 Gateway 绑定流量。

关于 istio-ingressgateway 经过前面几章的学习，大家应该不陌生了。

istio-ingressgateway 由 Pod 和 Service 组成。 istio-ingressgateway 本身就是一个网关应用，你可以把它当作 Nginx、Apisix、Kong ，你可以从各种各种网关应用中找到与 istio-ingressgateway 类似的概念。

作为一个应用，它需要对外开放一些端口，只有当流量经过这些端口时， istio-ingressgateway 才会起作用。为了在 Kubernetes 中暴露端口， istio-ingressgateway 还有一个 Service 对象。

有了 istio-ingressgateway 之后，我们可以通过 Istio Gateway 监控一些域名或IP，然后暴露集群内部的服务 。

Gateway 的概念跟 Nginx 有很多相似之处。

比如从配置上看， Gateway 跟 Nginx 如果要监控某个入口流量，它们的配置如下：

Nginx：

server {
    listen      80;
    server_name example.org www.example.org;
    #...
}

Gateway：

  servers:
  - port:
      number: 80
      name: http
      protocol: HTTP
    hosts:
    - example.org
    - www.example.org

这些配置指定了 Gateway 和 Nginx 只监控哪些流量。

紧接着，监控到指定入口的流量之后，需要将流量转发到集群内的应用中。

Nginx 可以直接在同一个配置文件里面设置：

server {
    listen      80;
    server_name example.org www.example.org;
    #...
}

location /some/path/ {
    proxy_pass http:/bookinfo:9080/;
}

而 Gateway 需要使用 VirtualService 指定流量转发到哪里，并且 VirtualService 还可以进一步筛选入口地址。

spec:
  hosts:
  - "www.example.org"
  gateways:
  # 绑定 Gateway
  - mygateway
  http:
    route:
    - destination:
        host: bookinfo
        port:
          number: 9080

所以总结起来，Istio 的做法是 Gateway 监控入口流量，通过 VirtualService 设置流量进入的策略 ，并指向 Service。而 DestinationRule 则定义了流量流向 Pod 的策略。

部署服务

下面我们将使用 httpbin 服务作为示例，如何一步步配置在外部访问 httpbin 服务。

首先部署一个 httpbin 服务，这个 httpbin 服务很简单，包含了 Service 和 Deployment 。

httpbin.yaml

apiVersion: v1
kind: ServiceAccount
metadata:
  name: httpbin
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: httpbin
  labels:
    app: httpbin
    service: httpbin
spec:
  ports:
  - name: http
    port: 8000
    targetPort: 80
  selector:
    app: httpbin
---
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: httpbin
spec:
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      app: httpbin
      version: v1
  template:
    metadata:
      labels:
        app: httpbin
        version: v1
    spec:
      serviceAccountName: httpbin
      containers:
      - image: docker.io/kennethreitz/httpbin
        imagePullPolicy: IfNotPresent
        name: httpbin
        ports:
        - containerPort: 80

kubectl -n bookinfo apply -f httpbin.yaml

配置 Gateway

然后创建一个 Gateway ，指定监听哪些入口流量。

httpbin_gw.yaml

apiVersion: networking.istio.io/v1alpha3
kind: Gateway
metadata:
  name: httpbin-gateway
spec:
  selector:
    istio: ingressgateway # use Istio default gateway implementation
  servers:
  - port:
      number: 80
      name: http
      protocol: HTTP
    hosts:
    - "httpbin.s1.whuanle.cn"
    - "*"

这一步为了大家能够通过域名更加直观地了解 Gateway，大家可以修改 httpbin.s1.whuanle.cn 替换为自己的域名。

然后在自己的电脑中打开 C:\Windows\System32\drivers\etc\hosts 增加一条记录 ，将 IP 指向自己的服务器。

kubectl -n bookinfo apply -f httpbin_gw.yaml

现在，我们已经让 istio-ingressgateway 帮我们关注 httpbin.s1.whuanle.cn 这个地址，如果有人访问了 httpbin.s1.whuanle.cn，那么这个流量将会流入到 httpbin-gateway。

接下来我们将要为 Gateway 配置服务地址，并配置外部允许访问的地址后缀。

配置 VistualService：

apiVersion: networking.istio.io/v1alpha3
kind: VirtualService
metadata:
  name: httpbin
spec:
  hosts:
  - "*"
  gateways:
  - httpbin-gateway
  http:
  - match: 
    - uri:
        prefix: /status
    - uri:
        prefix: /delay 
    route:
    - destination:
        port:
          number: 8000
        host: httpbin

当 Gateway 和 VirtualService 端口只有一个时，不需要配置端口绑定。

kubectl -n bookinfo apply -f httpbin_vs.yaml

找到 istio-ingressgateway 对外暴露的端口。

kubectl get svc istio-ingressgateway  -n istio-system

httpbin 是一个 http 测试程序，我们可以通过使用 /status/{状态码} 获取对应的 http 请求状态。

例如：

如果我们不希望这个服务被外界访问到，我们可以先把 /status 删除。

kubectl apply -f - <<EOF
apiVersion: networking.istio.io/v1alpha3
kind: VirtualService
metadata:
  name: httpbin
spec:
  hosts:
  - "*"
  gateways:
  - httpbin-gateway
  http:
  - match:
    - uri:
        prefix: /delay
    route:
    - destination:
        port:
          number: 8000
        host: httpbin
EOF

此时你将无法访问 status 路径。但是我们还可以访问 /delay 路径。

httpbin 的 /delay 路径用于测试延迟 http 请求响应使用，/delay/{秒数} 可以指定服务器在多久之后才会返回响应。

例如 http://192.168.3.150:32309/delay/5 将在 5 秒后响应。

httpbin 还有很多路由接口，我们可以通过 VirtualService 配置放通哪些路径。

如果需要全部放通，可以使用：

kubectl apply -f - <<EOF
apiVersion: networking.istio.io/v1alpha3
kind: VirtualService
metadata:
  name: httpbin
spec:
  hosts:
  - "*"
  gateways:
  - httpbin-gateway
  http:
  - match:
    - uri:
        prefix: /
    route:
    - destination:
        port:
          number: 8000
        host: httpbin
        subset: v1
EOF

子版本

第四章中进行版本路由实验时使用到，可以将流量导入到不同的版本之中。

kubectl -n bookinfo apply -f - <<EOF
apiVersion: networking.istio.io/v1alpha3
kind: DestinationRule
metadata:
  name: httpbin
spec:
  host: httpbin
  subsets:
  - name: v1
    labels:
      version: v1
EOF

首先是使用 DestinationRule 指向一个 Service：

  host: httpbin

当然，我们也可以写成

  host: httpbin.bookinfo.svc.cluster.local

通过 host 可以识别到对应的 Kubernetes Service，然后从 Service 对应的 Endpoints 中获得所有 Pod 列表。

通过 Endpoints 获得所有 Pod 之后，查看每个 Pod 的描述信息。当有一个请求到达时，根据 DestinationRule 中的标签选择器，选择合适的 Pod 进行访问。

  - name: v1
    labels:
      version: v1

istio-egressgateway

istio-egressgateway 也是 Istio 中的一种组件，需要自行安装。安装 istio-egressgateway 命令：

helm install istio-egressgateway istio/gateway -n istio-system

在集群中，如果 A 应用访问的地址属于集群中的应用，那么 Istio 可以给这些请求注入各种行为，实现负载均衡和熔断等。

可是，如果集群内部要访问外部的一个服务时，需要配置访问地址，如 aaa.com，我们应该如何实现负载均衡和熔断这些功能呢？

Istio ServiceEntry 是一种资源，允许将外部服务（即不在 Istio 服务网格中的服务）纳入Istio服务网格。通过将外部服务添加到网格，可以使用 Istio 的流量管理和策略功能来控制与这些外部服务的交互。

以下是一个ServiceEntry示例，将外部HTTP服务 www.google.com添加到Istio服务网格：

apiVersion: networking.istio.io/v1alpha3  
kind: ServiceEntry  
metadata:  
  name: google
spec:  
  hosts:  
  - www.google.com  
  addresses:  
  - 192.168.1.1  
  ports:  
  - number: 80  
    name: http  
    protocol: HTTP  
  location: MESH_EXTERNAL  
  resolution: DNS  
  endpoints:  
  - address: "www.google.com"  
    ports:  
      http: 80  
    locality: "us-west1/zone1"  
  exportTo:  
  - "*"  

在此示例中，我们创建了一个名为httpbin-ext的ServiceEntry资源。指定的主机为httpbin.org，端口号为80，协议为HTTP。此外，我们将resolution设置为DNS，将location设置为MESH_EXTERNAL，表示该服务位于网格之外。

要将此ServiceEntry应用到集群，请将其保存到一个YAML文件（例如：httpbin-ext.yaml），然后运行以下命令：

kubectl apply -f httpbin-ext.yaml  

现在，Istio 服务网格中的服务访问 www.google.com 时仍受Istio策略的控制。例如，可以为此 ServiceEntry 创建 VirtualService 以应用流量管理规则，或者为其创建 DestinationRule 以配置负载均衡和连接池设置。

spec: 包含ServiceEntry的具体配置的对象。

• hosts: 一个包含要导入的外部服务的主机名（FQDN）的列表。例如：["httpbin.org"]。
• addresses: （可选）与外部服务关联的虚拟IP地址的列表。例如：["192.168.1.1"]。
• ports: 一个描述外部服务使用的端口的列表。每个端口都有以下属性：
  • number: 端口号，例如：80。
  • name: 端口的名称，例如：http。
  • protocol: 使用的协议，例如：HTTP、TCP、HTTPS等。
• location: 服务的位置。可以是MESH_EXTERNAL（表示服务在网格外部）或MESH_INTERNAL（表示服务在网格内部，但不属于任何已知服务）。
• resolution: 用于确定服务实例地址的解析方法。可以是NONE（默认值，表示不解析地址），STATIC（表示使用addresses字段中的IP地址），DNS（表示使用DNS解析主机名）或MESH_EXTERNAL。
• endpoints: （可选）外部服务的端点列表。每个端点都有以下属性：
  • address: 端点的IP地址或主机名。
  • ports: 一个包含端口名称和端口号的映射，例如：{"http": 8080}。
  • labels: （可选）应用于端点的标签。
  • locality: （可选）端点的地理位置，例如：us-west1/zone1。
• exportTo: （可选）一个包含命名空间名称的列表，指定可以访问此ServiceEntry的命名空间。可以使用星号（*）表示所有命名空间。默认值为*。
• subjectAltNames: （可选）用于验证服务器证书主题替代名（SANs）的列表。

读者可以从官方文档中了解更多：

https://istio.io/latest/zh/docs/tasks/traffic-management/egress/egress-control/