1 Istio介绍

Istio官网：istio.io
Istio是Service Mesh落地化产品之一，也是最受欢迎的服务网格之一。

从官网首页可以看到，Istio主要的四大作用就是连接、安全、控制和观察：

• 连接（Connect）
  流量管理、负载均衡、灰度发布
• 安全（Secure）
  认证、鉴权
• 控制（Control）
  限流、ACL
• 观察（Observe）
  监控、调用链

1.1 Istio架构与组件

在Istio架构中，分为两大块，一块是数据平面，另一块是控制平面。

• 数据平面：由一组代理组成，这些代理微服务的所有网络通信，在1.5以前的版本中是接收和实施来自Mixer的策略，1.5之后的版本中是接收来自istiod的策略数据，Proxy负责高效转发与策略实现（基于Envoy）
• 控制平面：管理和配置代理来路由流量。在1.5以前的版本中是先通过mixer实施策略与收集来自边车代理的数据，然后再往后端其它组件发送数据；但是1.5之后的版本中废弃了Mixer，并把Pilot、Citadel和Galley整合成istiod，这个组件是控制平面的核心，负责处理配置、证书分发、sidecar 注入等各种功能，以一个单体组件替代了原有的架构，在降低复杂度和维护难度的同时，也让易用性得到提升
  • Piolt：策略配置组件，为Proxy提供服务发现、智能路由、错误处理等。
  • Citadel：安全组件，提供证书生成下发，加密通信、访问控制等
  • Galley：配置管理、验证、分发

1.2 Istio基本概念

Istio有4个配置资源，落地所有流量管理需求

• VirtualService：实现服务请求路由规则的功能
• DestinationRule：实现目标服务的负载均衡、服务发现、故障处理和故障注入等功能
• Gateway：让服务网格内的服务可以被全世界看到
• ServiceEntry：让服务网格内的服务可以看到外边的世界

2 部署Istio

2.1 在K8s中部署Istio

获取istio包

# 获取istio包
wget https://github.com/istio/istio/releases/download/1.6.7/istio-1.6.7-linux-amd64.tar.gz

# 解压缩
tar -xf istio-1.6.7-linux-amd64.tar.gz 

# 拷贝istioctl命令至/usr/bin  或者配置环境变量也可
cd istio-1.6.7
cp bin/istioctl /usr/bin/

查看istio可选的几种部署模式

[root@master01 ~]# istioctl profile list
Istio configuration profiles:
    demo
    empty
    minimal
    preview
    remote
    default

profile开启的组件、插件的表格如下

	default	demo	minimal	remote	empty	preview
Core components
istio-egressgateway		√
istio-ingressgateway	√	√		√		√
istio-pilot	√	√	√	√		√
Addons
grafana		√
istio-tracing		√
kiali		√
prometheus	√	√		√		√
Description	是官方推荐的 istio 安装 profile的方式	仅供学习使用，并不合适作为生产环境	仅仅开启了 pilot 组件	提供共享控制面去操作多集群服务网格，不常用	不会开启任何组件或者插件	不太了解

查看具体的profile开启了哪些组件可用如下命令

istioctl profile dump [default|demo|minimal|remote|empty|preview]

这里测试环境用的profile是demo

# 第一次装失败了，看报错超时了，于是重新执行了下命令就成功了
[root@master01 ~]# istioctl manifest apply --set profile=demo
Detected that your cluster does not support third party JWT authentication. Falling back to less secure first party JWT. See https://istio.io/docs/ops/best-practices/security/#configure-third-party-service-account-tokens for details.
✔ Istio core installed                                                                                                                                                                       
✔ Istiod installed                                                                                                                                                                           
✔ Egress gateways installed                                                                                                                                                                  
✔ Ingress gateways installed                                                                                                                                                                 
✘ Addons encountered an error: failed to wait for resource: resources not ready after 5m0s: timed out waiting for the condition-system/prometheus                                            
Deployment/istio-system/grafana
Deployment/istio-system/kiali
Deployment/istio-system/prometheus
- Pruning removed resources                                                                                                                                                                  Error: failed to apply manifests: errors occurred during operation 

# 第二次装成功
[root@master01 ~]# istioctl manifest apply --set profile=demo
Detected that your cluster does not support third party JWT authentication. Falling back to less secure first party JWT. See https://istio.io/docs/ops/best-practices/security/#configure-third-party-service-account-tokens for details.
✔ Istio core installed                                                                                                                                                                       
✔ Istiod installed                                                                                                                                                                           
✔ Egress gateways installed                                                                                                                                                                  
✔ Ingress gateways installed                                                                                                                                                                 
✔ Addons installed                                                                                                                                                                           
✔ Installation complete    

# 查看istio的pod
[root@master01 ~]# kubectl get pods -n istio-system
NAME                                    READY   STATUS    RESTARTS   AGE
grafana-b54bb57b9-585jh                 1/1     Running   0          26m
istio-egressgateway-64bc874f5c-5nlfm    1/1     Running   0          26m
istio-ingressgateway-6b947b8c5d-2xqlx   1/1     Running   0          26m
istio-tracing-9dd6c4f7c-tknj5           1/1     Running   0          26m
istiod-654b4b468b-qjvp5                 1/1     Running   0          28m
kiali-d45468dc4-vnsvv                   1/1     Running   0          26m
prometheus-77566c9987-ftmqc             2/2     Running   0          26m

这里说一下，在之前1.5之后的版本，istio已经封装了pilot、citadel和Galley等组件为istiod，所以查看pod的时候会发现有一个istiod

2.2 sidecar注入

sidecar注入分为手动注入和自动注入，以如下httpbin实例为例

[root@master01 ~]# cd istio-1.6.7/samples/httpbin/
[root@master01 httpbin]# ls
httpbin-gateway.yaml  httpbin-nodeport.yaml  httpbin-vault.yaml  httpbin.yaml  policy  README.md  sample-client

1、手动注入

# 方法一
kubectl apply -f <(istioctl kube-inject -f httpbin-nodeport.yaml)

# 方法二
istioctl kube-inject -f httpbin-nodeport.yaml | kubectl apply -f -

2、自动注入

# 方法一:这种方法是指以后一旦在default名称空间中创建的pods会自动注入sidecar
kubectl label namesapce default istio-injection=enabled

# 方法二
kubectl apply -f httpbin-gateway.yaml

部署httpbin-nodeport

[root@master01 httpbin]# kubectl apply -f httpbin-nodeport.yaml
[root@master01 httpbin]# kubectl get pods -A -o wide
NAMESPACE       NAME                                        READY   STATUS            RESTARTS   AGE     IP            NODE               NOMINATED NODE   READINESS GATES
default         httpbin-77bfc6b755-wk8sx                    1/1     Running           0          29m     10.244.2.34   node01.rsq.com     <none>           <none>

浏览器测试访问
httpbin注入sidecar

# 手动注入
[root@master01 httpbin]# kubectl apply -f <(istioctl kube-inject -f httpbin-nodeport.yaml)
service/httpbin unchanged
deployment.apps/httpbin configured

# 稍等几分钟后会发现pod数量多了一个，sidecar已经注入成功
[root@master01 httpbin]# kubectl get pods -o wide | grep http
httpbin-5c7cdc4b76-s4c92        2/2     Running   0          7m14s   10.244.1.72   node02.rsq.com   <none>           <none>

istio有自带的ingressgateway，所以我们可以使用istio的ingress来访问有sidecar的应用，默认情况下的一个流程如下：

有关服务网关的流量去向图

根据上图可以看出，IngressGateway可以接收外部访问，并将流量转发到网格内的服务；EgressGateway可以将网格内服务访问外部应用，二者分别实现服务网格中流量的进出。
Gateway为网格内服务提供负载均衡器（Envoy），可以实现四层~七层的负载均衡，且支持双向TLS认证，而我们K8s集群上普通的Ingress网关只能单独实现4层或者七层的负载均衡，相比之下优势就显露出来。

在Istio中部署的应用若想通过istio Gateway暴露出去，必须定义Gateway和VirtualService，以httpbin-gateway.yaml为例：

apiVersion: networking.istio.io/v1alpha3
kind: Gateway
metadata:
  name: httpbin-gateway
spec:
  selector:
    istio: ingressgateway
  servers:
  - port:
      number: 80
      name: http
      protocol: HTTP
    hosts:
    - "*"
---
apiVersion: networking.istio.io/v1alpha3
kind: VirtualService
metadata:
  name: httpbin
spec:
  hosts:
  - "*"
  gateways:
  - httpbin-gateway
  http:
  - route:
    - destination:
        host: httpbin
        port:
          number: 8000

参考文章

service mesh - istio profile 详述