如何使用Rancher 2.0在Kubernetes集群上部署Istio

Service mesh旨在解決雲原生應用之間服務拓撲的連接問題。如果你想要構建雲原生應用，那麼就需要Service mesh。Istio是Service mesh中的一個明星項目，在Istio文檔中對其有非常全面的介紹：https://istio.io/docs/concepts/what-is-istio/。Istio基於Envoy Proxy，是一個極其有前景的Service mesh解決方案，有多家科技巨頭對其進行聯合開發。

目前，Istio最適合Kubernetes，但未來也會支持其他平台。因此，為了部署Istio並且展示其功能，首先需要一個Kubernetes集群。滿足這一條件之後，使用Rancher 2.0將十分容易。

前期準備

為了能夠順利demo，你需要做如下準備：

一個Google Cloud賬號，免費的即可

一個Ubuntu 16.04實例（這將是Rancher實例的運行環境）

一個部署於Google Cloud Platform並且使用GKE服務的Kubernetes集群。本次demo使用的是1.10.5-gke.2版本

Istio 0.8.0（這是本文成稿時使用的版本，現在Istio 1.0已發布）

一般情況下，本教程中的步驟對於更新的版本也適用。

啟動Rancher 2.0

首先，啟動一個Rancher 2.0實例。關於如何啟動Rancher 2.0，可以參考Rancher官網上的入門教程，非常簡潔直觀（https://rancher.com/quick-start/）。必要的步驟也會在下文中列出。

本文示例將使用Google Cloud Platform，所以我們首先啟動一個Ubuntu實例並且通過Console 或者CLI（https://cloud.google.com/compute/docs/instances/create-start-instance）。使用HTTP和HTTPs協議與其通信。實現上述目的的命令如下：

gcloud compute --project=rancher-20 instances create rancher-20 --zone=europe-west2-a --machine-type=n1-standard-1 --tags=http-server,https-server --image=ubuntu-1604-xenial-v20180627 --image-project=ubuntu-os-cloudgcloud compute --project=rancher-20 firewall-rules create default-allow-http --direction=INGRESS --priority=1000 --network=default --action=ALLOW --rules=tcp:80 --source-ranges=0.0.0.0/0 --target-tags=http-servergcloud compute --project=rancher-20 firewall-rules create default-allow-https --direction=INGRESS --priority=1000 --network=default --action=ALLOW --rules=tcp:443 --source-ranges=0.0.0.0/0 --target-tags=https-server

請確保Rancher 實例至少有1 vCPU和大約4GB的RAM可用。

接著，通過ssh登錄到Ubuntu實例並且安裝Docker（https://docs.docker.com/install/linux/docker-ce/ubuntu/）。Docker安裝完成之後，即可啟動Rancher驗證其是否正在運行。

ubuntu@rancher-20:~$ sudo docker run -d --restart=unless-stopped -p 80:80 -p 443:443 rancher/rancherUnable to find image "rancher/rancher:latest" locallylatest: Pulling from rancher/rancher6b98dfc16071: Pull complete4001a1209541: Pull complete6319fc68c576: Pull completeb24603670dc3: Pull complete97f170c87c6f: Pull completec5880aba2145: Pull completede3fa5ee4e0d: Pull completec973e0300d3b: Pull completed0f63a28838b: Pull completeb5f0c036e778: Pull completeDigest: sha256:3f042503cda9c9de63f9851748810012de01de380d0eca5f1f296d9b63ba7cd5Status: Downloaded newer image for rancher/rancher:latest2f496a88b82abaf28e653567d8754b3b24a2215420967ed9b817333ef6d6c52fubuntu@rancher-20:~$ sudo docker psCONTAINER ID IMAGE COMMAND CREATED STATUS PORTS NAMES2f496a88b82a rancher/rancher "rancher --http-list…" About a minute ago Up 59 seconds 0.0.0.0:80->80/tcp, 0.0.0.0:443->443/tcp elegant_volhard

獲得Ubuntu實例的公共IP地址，並用你的瀏覽器訪問它。

$ gcloud compute instances describe rancher-20 --project=rancher-20 --format="value(networkInterfaces[0].accessConfigs[0].natIP)"35.189.72.39

接著頁面會重新跳轉到Rancher的HTTPs協議頁面上，並且你將看到瀏覽器的警告。因為Rancher使用的是自簽名證書。不需要理會這些警告，因為你已經啟動了實例（千萬不要在不受信任的網站上進行這項操作），接下來開始設置管理員密碼和伺服器URL來啟動Rancher 2.0。下面就可以開始啟動Kubernetes集群了。

啟動一個Kubernetes集群

首先，你需要一個附加以下角色的Google雲服務賬號：Compute Viewer，Kubernetes Engine Admin, Service Account User, Project Viewer。接著，你需要生成服務賬戶密鑰，具體步驟請參考：https://cloud.google.com/iam/docs/creating-managing-service-account-keys

現在你可以用你的服務賬戶密鑰來使用Rancher 2.0啟動一個Kubernetes集群（使用默認的Compute Engine服務帳戶是安全的）：

現在，你已經做好啟動集群的準備工作了。打開Rancher的面板，然後點擊【添加集群／Add Cluster】。你需要執行以下操作：

在選擇Kubernetes託管服務提供商時，選擇GCE；

為你的集群起一個名字，比如rancher-demo；

將服務密鑰詳細信息從上述步驟中生成的key.json文件導出或複製粘貼到Service Account欄位中。

接著去【配置節點／Configure Nodes】選項並按如下選擇：

Kubernetes版本的選擇，你可以選擇最新版本，不過本測試是在1.10.5-gke.2版本上進行的；

區域的選擇，選擇離你最近的區域；

機器類型的選擇，至少需要 n1-standard-1；

至於節點數，對於Istio Demo來說，至少需要4個節點。

當上述內容設置完成之後，你的設置頁面如下圖所示：

毫不猶豫地點擊【創建／Create】吧。

現在啟動kubectl，這將打開這個特定群集的kubectl命令行。你還可以導出Kubeconfig文件，與本地安裝的kubectl一起使用。基於本次實例的目的，使用Rancher提供的命令行就可以了。你打開了命令行之後，運行下列命令：

在Rancher上部署Istio

Istio有一個Helm包，Rancher可以用它安裝Istio。想要獲得官方的Istio Helm包，需要將Istio的庫添加到Rancher的應用目錄里。為此，首先要訪問Rancher Global View，進入目錄選項，並選擇【添加目錄】，名字填寫istio-github，目錄URL為https://github.com/istio/istio.git（Rancher可以處理git clone處理的任何事情），在Branch的部分，你可以寫branch名字，並將其設置為master。設置完成後，應該如下截圖所示：

點擊【創建／Create】。

設置名字為istio-demo；

讓模板版本保持為0.8.0；

默認的istio的命名空間是istio-system，因此這裡就將命名空間設置為istio-system；

在默認情況下，Istio不會加密組件之間的訪問，但加密功能挺重要的，因此我們需要把加密這一功能加上，；

Istio的helm chart默認不添加Grafana，我們也應該把它加上。

點擊Add Answer，將global.controlPlaneSecurityEnabled和grafana.enabled的值設置為true。即可添加上述功能。

完成上述操作之後，界面應該如下圖所示：

點擊【啟動／Launch】。

如果你現在看到工作負載的標籤，那麼你應該能看到Istio的所有組件正在你的集群里運行，同時請確保所有的工作負載都是綠色的。此外，還需要檢查負載均衡標籤，istio-ingress和istio-ingressgateway都應該處於活躍狀態。

如果istio-ingressgateway處於待定（Pending）狀態，那麼你需要再次申請istio-ingressgateway服務。具體步驟是：點擊Import Yaml；對於Import Mode，選擇【集群：將任何資源直接導入此集群】Cluster: Direct import of any resources into this cluster；將 istio-demo-ingressgateway.yaml 服務複製/粘貼到 Import Yaml 編輯器並點擊導入：

這一步驟將解決istio-ingressgateway待定狀態的問題。

現在，你需要在Rancher的面板上檢查Istio所有的工作負載、負載均衡以及服務發現均處於良好狀態。

最後還有一樣東西需要添加：在你的默認命名空間里添加一個istio-injected標籤，Istio sidecar容器會自動注入你的節點，運行下方的kubectl命令（如上文所述，你可以從Rancher內部啟動kubectl）。

> kubectl label namespace default istio-injection=enablednamespace "default" labeled> kubectl get namespace -L istio-injectionNAME STATUS AGE ISTIO-INJECTIONcattle-system Active 1hdefault Active 1h enabledistio-system Active 37mkube-public Active 1hkube-system Active 1h>

這一標籤將使得Istio-Sidecar-Injector自動將Envoy容器注入您的應用程序節點。

部署Bookinfo示例應用

現在，你可以開始部署一個測試應用並且測試Istio的強大功能。首先，部署Bookinfo示例應用。這個應用有趣的部分在於它有三個版本的reviews程序同時運行。我們可-以在這三個版本的程序中體驗到Istio的一些功能。接著，訪問rancher-demo的默認項目中的工作負載來部署Bookinfo app，具體的操作是：

點擊Import Yaml；下載bookinfo.yaml（https://info.rancher.com/hubfs/bookinfo.yaml）到本地；

當你進入Import Yaml菜單之後，通過從文件讀取，將其上傳至Rancher；

對於 Import Mode，選擇【集群：將任何資源直接導入此集群】Cluster: Direct import of any resources into this cluster；

點擊【導入/Import】。

這應該為您的rancher-demo Default項目增加6個工作負載。如下圖：

現在，通過Istio暴露Bookinfo app，你需要應用此bookinfo-gateway.yaml(https://info.rancher.com/hubfs/bookinfo-gateway.yaml)，操作方式與bookinfo.yaml相同。此時，你可以用瀏覽器訪問bookinfo app。你有兩種方式可以獲取istio-ingressgateway負載均衡器的外部IP地址：

第一，從Rancher中獲取。訪問負載均衡，從右手邊的菜單欄選擇View in API。它將打開一個新的瀏覽器頁面，在那搜索publicEndpoints -> addresses，你就可以看到公共IP地址了。

第二，通過kubectl獲取:

> export INGRESS_HOST=$(kubectl -n istio-system get service istio-ingressgateway -o jsonpath="{.status.loadBalancer.ingress[0].ip}")> echo $INGRESS_HOST

用你的瀏覽器訪問：http://$/productpage，然後你應該看到Bookinfo app。多次刷新頁面時，你應該看到 Book Reviews部分有三個不同版本：第一個版本沒有星星；第二個版本有黑星星；第三個版本有紅星星。

使用Istio，您可以限制您的應用僅路由到應用的第一個版本。具體操作為：導入 route-rule-all-v1.yaml（https://info.rancher.com/hubfs/route-rule-all-v1.yaml）到Rancher，幾秒之後再刷新頁面，你將不會在reviews上看到任何星星。

除此之外，你也可以僅將流量路由到一組用戶。當你導入route-rule-reviews-test-v2.yaml到Rancher之後，使用jason這個用戶名（無需密碼）登錄Bookinfo app，你應該只能看到版本2的reviews（即有黑星星的版本）。但登出之後，你僅能看到版本1reviews的app。

至此，你已經體會了Istio的強大功能。當然，這並非全部，Istio還有很多其他功能。創建此設置後，您可以完成Istio文檔中的任務。

Istio的遙感

現在是時候深入了解Istio另一個更有用的功能 ：默認情況下提供指標。

讓我們從Grafana開始。當我們部署Istio時，值設置為true的grafana.enabled創建了一個grafana實例，並配置為收集Istio的指標以幾個面板中顯示它們。默認情況下，Grafana的服務不會公開顯示，因此想要查看指標，首先需要將Grafana的服務暴露給公共IP地址。當然，還有另一個選項也可以暴露服務：NodePort（https://kubernetes.io/docs/concepts/services-networking/service/#nodeport），但是這要求你在Google Cloud Platform防火牆的所有節點上開放Nodeport，這不止有一項任務，因此通過公共IP地址暴露服務更為簡單。

為此，在rancher-demo的默認項目中訪問工作負載並選擇【服務發現】標籤。當所有在集群上的工作都完成之後，應該有5項服務在默認的命名空間內，有12項服務在istio-system命名空間內，並且所有這些服務都處於活躍狀態。接著，選擇grafana服務，並且從右邊的菜單欄內選擇 View/Edit YAML。

找到包含type: ClusterIP的那行，將其改為type: LoadBalancer，並點擊【保存/Save】。然後它應該開始在Google Cloud Platform中配置負載均衡器，並在其默認埠3000上暴露Grafana。如果想要獲取Grafana的公共IP地址的話，只需重複bookinfo示例中獲取IP地址的步驟即可，即在API中查看grafana服務，你可以在其中找到IP地址，或通過kubectl獲取它：

export GRAFANA_HOST=$(kubectl -n istio-system get service grafana -o jsonpath="{.status.loadBalancer.ingress[0].ip}")echo $GRAFANA_HOST

export INGRESS_HOST=$(kubectl -n istio-system get service istio-ingressgateway -o jsonpath="{.status.loadBalancer.ingress[0].ip}")for i in ; do curl -o /dev/null -s -w "%
" http://$/productpage; sleep 0.2; done

需要等待約5分鐘，為Grafana生成的流量將會顯示在如下面板上：

如果你滾動面板，在SERVICE WORKLOADS下你將看到Incoming Requests by Destination And Response Code的圖表，它要求Reviews應用程序只在v1端點結束。如果你使用以下命令，生成對版本2的應用的請求（請記得用戶jason可以訪問版本2的reviews 應用）：

export INGRESS_HOST=$(kubectl -n istio-system get service istio-ingressgateway -o jsonpath="{.status.loadBalancer.ingress[0].ip}")for i in ; do curl -o /dev/null -s -w "%
" --cookie "user=jason" http://$/productpage; sleep 0.2; done

你應該也可以看到顯示在版本2的應用上的請求：

用同樣的方式，也可能可以暴露並且看到Istio其他默認的指標，比如Prometheus, Tracing 和ServiceGraph。

總結與思考

正如你所看到的，Istio是一個具有強大功能並且十分實用的service mesh平台。在未來，它一定會成為雲原生生態中一個核心工具。但目前， Istio仍暫不建議進入生產環境。引用Kelsey Hightower的一句話：「不要只消耗它，將它部署到生產環境中。你將成為新聞焦點」。無論如何，請你堅信，在不久的將來，Istio一定會被部署到生產環境中。

至於Rancher 2.0，它對於查看Kubernetes集群狀態、所有的工作負載、服務以及節點都十分實用。它通過WebUI提供了一種簡易的方式來管理集群並通過Helm Charts部署應用，即便對於不太熟悉Kubernetes的人來說，Rancher也十分容易上手。使用Rancher 2.0，你會擁有管理Kubernetes集群所需的一切，並對其狀態有一個很好的概覽。我相信，Rancher的小夥伴們之後會繼續添加越來越多實用的功能來不斷完善Rancher。

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