k8s-服务网格实战-配置 Mesh（灰度发布）

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istio-02.png

在上一篇 k8s-服务网格实战-入门Istio中分享了如何安装部署 Istio，同时可以利用 Istio 实现 gRPC 的负载均衡。

今天我们更进一步，深入了解使用 Istio 的功能。
image.png
从 Istio 的流量模型中可以看出：Istio 支持管理集群的出入口请求（gateway），同时也支持管理集群内的 mesh 流量，也就是集群内服务之间的请求。

本次先讲解集群内部的请求，配合实现以下两个功能：

  • 灰度发布（对指定的请求分别路由到不同的 service 中）
  • 配置 service 的请求权重

灰度发布

在开始之前会部署两个 deployment 和一个 service，同时这两个 deployment 所关联的 Pod 分别对应了两个不同的 label，由于在灰度的时候进行分组。
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使用这个 yaml 会部署所需要的 deployment 和 service。

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kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/crossoverJie/k8s-combat/main/deployment/istio-mesh.yaml

首先设想下什么情况下我们需要灰度发布，一般是某个重大功能的测试，只对部分进入内测的用户开放入口。

假设我们做的是一个 App，我们可以对拿到了内测包用户的所有请求头中加入一个版本号。

比如 version=200 表示新版本，version=100 表示老版本。
同时在服务端会将这个版本号打印出来，用于区分请求是否进入了预期的 Pod。

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// Client 
version := r.URL.Query().Get("version")  
name := "world"  
ctx, cancel := context.WithTimeout(context.Background(), time.Second)  
md := metadata.New(map[string]string{  
    "version": version,  
})  
ctx = metadata.NewOutgoingContext(ctx, md)  
defer cancel()  
g, err := c.SayHello(ctx, &pb.HelloRequest{Name: name})

// Server
func (s *server) SayHello(ctx context.Context, in *pb.HelloRequest) (*pb.HelloReply, error) {  
    md, ok := metadata.FromIncomingContext(ctx)  
    var version string  
    if ok {  
       version = md.Get("version")[0]  
    }    log.Printf("Received: %v, version: %s", in.GetName(), version)  
    name, _ := os.Hostname()  
    return &pb.HelloReply{Message: fmt.Sprintf("hostname:%s, in:%s, version:%s", name, in.Name, version)}, nil  
}

对 service 分组

进行灰度测试时往往需要新增部署一个灰度服务，这里我们称为 v2（也就是上图中的 Pod2）。

同时需要将 v1 和 v2 分组：

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apiVersion: networking.istio.io/v1alpha3  
kind: DestinationRule  
metadata:  
  name: k8s-combat-service-ds  
spec:  
  host: k8s-combat-service-istio-mesh  
  subsets:  
    - name: v1  
      labels:  
        app: k8s-combat-service-v1  
    - name: v2  
      labels:  
        app: k8s-combat-service-v2

这里我们使用 Istio 的 DestinationRule 定义 subset，也就是将我们的 service 下的 Pod 分为 v1/v2。

使用 标签 app 进行分组

注意这里的 host: k8s-combat-service-istio-mesh 通常配置的是 service 名称。

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apiVersion: v1  
kind: Service  
metadata:  
  name: k8s-combat-service-istio-mesh  
spec:  
  selector:  
    appId: "12345"  
  type: ClusterIP  
  ports:  
    - port: 8081  
      targetPort: 8081  
      name: app  
    - name: grpc  
      port: 50051  
      targetPort: 50051

也就是这里 service 的名称，同时也支持配置为 host: k8s-combat-service-istio-mesh.default.svc.cluster.local，如果使用的简写Istio 会根据当前指定的 namespace 进行解析。

Istio 更推荐使用全限定名替代我们这里的简写，从而避免误操作。

当然我们也可以在 DestinationRule 中配置负载均衡的策略，这里我们先略过：

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apiVersion: networking.istio.io/v1alpha3  
kind: DestinationRule  
metadata:  
  name: k8s-combat-service-ds  
spec:  
  host: k8s-combat-service-istio-mesh 
  trafficPolicy:
    loadBalancer:
      simple: ROUND_ROBIN

image.png

这样我们就定义好了两个分组：

  • v1：app: k8s-combat-service-v1
  • v2：app: k8s-combat-service-v2

之后就可以配置路由规则将流量分别指定到两个不同的组中，这里我们使用 VirtualService 进行配置。

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apiVersion: networking.istio.io/v1alpha3  
kind: VirtualService  
metadata:  
  name: k8s-combat-service-vs  
spec:  
  gateways:  
    - mesh  
  hosts:  
    - k8s-combat-service-istio-mesh # match this host
http:  
  - name: v1  
    match:  
      - headers:  
          version:  
            exact: '100'  
    route:  
      - destination:  
          host: k8s-combat-service-istio-mesh  
          subset: v1  
  - name: v2  
    match:  
      - headers:  
          version:  
            exact: '200'  
    route:  
      - destination:  
          host: k8s-combat-service-istio-mesh  
          subset: v2  
  - name: default  
    route:  
      - destination:  
          host: k8s-combat-service-istio-mesh  
          subset: v1

这个规则很简单，会检测 http 协议的 header 中的 version 字段值，如果为 100 这路由到 subset=v1 这个分组的 Pod 中，同理为 200 时则路由到 subset=v2 这个分组的 Pod 中。

当没有匹配到 header 时则进入默认的 subset:v1

gRPC 也是基于 http 协议，它的 metadata 也就对应了 http 协议中的 header。

header=100

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Greeting: hostname:k8s-combat-service-v1-5b998dc8c8-hkb72, in:world, version:100istio-proxy@k8s-combat-service-v1-5b998dc8c8-hkb72:/$ curl "http://127.0.0.1:8081/grpc_client?name=k8s-combat-service-istio-mesh&version=100"
Greeting: hostname:k8s-combat-service-v1-5b998dc8c8-hkb72, in:world, version:100istio-proxy@k8s-combat-service-v1-5b998dc8c8-hkb72:/$ curl "http://127.0.0.1:8081/grpc_client?name=k8s-combat-service-istio-mesh&version=100"
Greeting: hostname:k8s-combat-service-v1-5b998dc8c8-hkb72, in:world, version:100istio-proxy@k8s-combat-service-v1-5b998dc8c8-hkb72:/$ curl "http://127.0.0.1:8081/grpc_client?name=k8s-combat-service-istio-mesh&version=100"
Greeting: hostname:k8s-combat-service-v1-5b998dc8c8-hkb72, in:world, version:100istio-proxy@k8s-combat-service-v1-5b998dc8c8-hkb72:/$ curl "http://127.0.0.1:8081/grpc_client?name=k8s-combat-service-istio-mesh&version=100"

header=200

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Greeting: hostname:k8s-combat-service-v2-5db566fb76-xj7j6, in:world, version:200istio-proxy@k8s-combat-service-v1-5b998dc8c8-hkb72:/$ curl "http://127.0.0.1:8081/grpc_client?name=k8s-combat-service-istio-mesh&version=200"
Greeting: hostname:k8s-combat-service-v2-5db566fb76-xj7j6, in:world, version:200istio-proxy@k8s-combat-service-v1-5b998dc8c8-hkb72:/$ curl "http://127.0.0.1:8081/grpc_client?name=k8s-combat-service-istio-mesh&version=200"
Greeting: hostname:k8s-combat-service-v2-5db566fb76-xj7j6, in:world, version:200istio-proxy@k8s-combat-service-v1-5b998dc8c8-hkb72:/$ curl "http://127.0.0.1:8081/grpc_client?name=k8s-combat-service-istio-mesh&version=200"
Greeting: hostname:k8s-combat-service-v2-5db566fb76-xj7j6, in:world, version:200istio-proxy@k8s-combat-service-v1-5b998dc8c8-hkb72:/$ curl "http://127.0.0.1:8081/grpc_client?name=k8s-combat-service-istio-mesh&version=200"
Greeting: hostname:k8s-combat-service-v2-5db566fb76-xj7j6, in:world, version:200istio-proxy@k8s-combat-service-v1-5b998dc8c8-hkb72:/$ curl "http://127.0.0.1:8081/grpc_client?name=k8s-combat-service-istio-mesh&version=200"
Greeting: hostname:k8s-combat-service-v2-5db566fb76-xj7j6, in:world, version:200istio-proxy@k8s-combat-service-v1-5b998dc8c8-hkb72:/$ curl "http://127.0.0.1:8081/grpc_client?name=k8s-combat-service-istio-mesh&version=200"
Greeting: hostname:k8s-combat-service-v2-5db566fb76-xj7j6, in:world, version:200istio-proxy@k8s-combat-service-v1-5b998dc8c8-hkb72:/$ curl "http://127.0.0.1:8081/grpc_client?name=k8s-combat-service-istio-mesh&version=200"

根据以上的上面的测试请求来看，只要我们请求头里带上指定的 version 就会被路由到指定的 Pod 中。

利用这个特性我们就可以在灰度验证的时候单独发一个灰度版本的 Deployment，同时配合客户端指定版本就可以实现灰度功能了。

配置权重

同样基于 VirtualService 我们还可以对不同的 subset 分组进行权重配置。

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apiVersion: networking.istio.io/v1alpha3  
kind: VirtualService  
metadata:  
  name: k8s-combat-service-vs  
spec:  
  gateways:  
    - mesh  
  hosts:  
    - k8s-combat-service-istio-mesh # match this host  
  http:  
    - match:  
        - uri:  
            exact: /helloworld.Greeter/SayHello  
      route:  
        - destination:  
            host: k8s-combat-service-istio-mesh  
            subset: v1  
          weight: 10  
        - destination:  
            host: k8s-combat-service-istio-mesh  
            subset: v2  
          weight: 90  
      timeout: 5000ms

这里演示的是针对 SayHello 接口进行权重配置（当然还有多种匹配规则），90% 的流量会进入 v2 这个 subset，也就是在 k8s-combat-service-istio-mesh service 下的 app: k8s-combat-service-v2 Pod。

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Greeting: hostname:k8s-combat-service-v2-5db566fb76-xj7j6, in:world, version:200istio-proxy@k8s-combat-service-v1-5b998dc8c8-hkb72:/$ curl "http://127.0.0.1:8081/grpc_client?name=k8s-combat-service-istio-mesh&version=200"
Greeting: hostname:k8s-combat-service-v2-5db566fb76-xj7j6, in:world, version:200istio-proxy@k8s-combat-service-v1-5b998dc8c8-hkb72:/$ curl "http://127.0.0.1:8081/grpc_client?name=k8s-combat-service-istio-mesh&version=200"
Greeting: hostname:k8s-combat-service-v2-5db566fb76-xj7j6, in:world, version:200istio-proxy@k8s-combat-service-v1-5b998dc8c8-hkb72:/$ curl "http://127.0.0.1:8081/grpc_client?name=k8s-combat-service-istio-mesh&version=200"
Greeting: hostname:k8s-combat-service-v2-5db566fb76-xj7j6, in:world, version:200istio-proxy@k8s-combat-service-v1-5b998dc8c8-hkb72:/$ curl "http://127.0.0.1:8081/grpc_client?name=k8s-combat-service-istio-mesh&version=200"
Greeting: hostname:k8s-combat-service-v2-5db566fb76-xj7j6, in:world, version:200istio-proxy@k8s-combat-service-v1-5b998dc8c8-hkb72:/$ curl "http://127.0.0.1:8081/grpc_client?name=k8s-combat-service-istio-mesh&version=200"
Greeting: hostname:k8s-combat-service-v2-5db566fb76-xj7j6, in:world, version:200istio-proxy@k8s-combat-service-v1-5b998dc8c8-hkb72:/$ curl "http://127.0.0.1:8081/grpc_client?name=k8s-combat-service-istio-mesh&version=200"
Greeting: hostname:k8s-combat-service-**v1**-5b998dc8c8-hkb72, in:world, version:200istio-proxy@k8s-combat-service-v1-5b998dc8c8-hkb72:/$ curl "http://127.0.0.1:8081/grpc_client?name=k8s-combat-service-istio-mesh&version=200"
Greeting: hostname:k8s-combat-service-v2-5db566fb76-xj7j6, in:world, version:200istio-proxy@k8s-combat-service-v1-5b998dc8c8-hkb72:/$

经过测试会发现大部分的请求都会按照我们的预期进入 v2 这个分组。

当然除之外之外我们还可以：

  • 超时时间
  • 故障注入
  • 重试
    具体的配置可以参考 Istio 官方文档：
    image.png
    当然在一些云平台也提供了可视化的页面，可以更直观的使用。
    image.png

以上是 阿里云的截图

但他们的管理的资源都偏 kubernetes，一般是由运维或者是 DevOps 来配置，不方便开发使用，所以还需要一个介于云厂商和开发者之间的管理发布平台，可以由开发者以项目维度管理维护这些功能。

本文的所有源码在这里可以访问：
https://github.com/crossoverJie/k8s-combat

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