DaoCloud道客博客请求都去哪儿了？（续）
「技术直达」系列 道客船长「技术直达」系列，关注国内外云原生领域的技术和前沿趋势，为开发者和企业提供最新的理论和实践干货。近期我们将视角放到业界炙手可热的微服务管理工具 Istio 之上，将持续更新系列干货文章。
书接前文，上文我们通过跟踪集群外通过 ingressgateway 发起的请求来探寻流量在 Istio 服务网格之间的流动方向，先部署 bookinfo 示例应用，然后创建一个监听在 ingressgateway 上的 GateWay 和 VirtualService，通过分析我们追踪到请求最后转交给了 productpage。
在继续追踪请求之前，先对之前的内容做一个补充说明。
1. Pod 在服务网格之间如何通信？
大家都知道，在 Istio 尚未出现之前，Kubernetes 集群内部 Pod 之间是通过 ClusterIP 来进行通信的，那么通过 Istio 在 Pod 内部插入了 Sidecar 之后，微服务应用之间是否仍然还是通过 ClusterIP 来通信呢？我们来一探究竟！
继续拿上文的步骤举例子，来看一下 ingressgateway 和 productpage 之间如何通信，请求通过 ingressgateway 到达了 endpoint ，那么这个 endpoint 到底是 ClusterIP + Port 还是 PodIP + Port 呢？由于 istioctl 没有提供 eds 的查看参数，可以通过 pilot 的 xds debug 接口来查看：
# 获取 istio-pilot 的 ClusterIP
$ export PILOT_SVC_IP=$(kubectl -n istio-system get svc -l app=istio-pilot -o go-template='{{range .items}}{{.spec.clusterIP}}{{end}}')
# 查看 eds
$ curl http://$PILOT_SVC_IP:8080/debug/edsz|grep "outbound|9080||productpage.default.svc.cluster.local" -A 27 -B 1
{
"clusterName": "outbound|9080||productpage.default.svc.cluster.local",
"endpoints": [
{
"lbEndpoints": [
{
"endpoint": {
"address": {
"socketAddress": {
"address": "172.30.135.40",
"portValue": 9080
}
}
},
"metadata": {
"filterMetadata": {
"istio": {
"uid": "kubernetes://productpage-v1-76474f6fb7-pmglr.default"
}
}
}
}
]
}
]
},
从这里可以看出，各个微服务之间是直接通过 PodIP + Port 来通信的，Service 只是做一个逻辑关联用来定位 Pod，实际通信的时候并没有通过 Service。
2. 部署 bookinfo 应用的时候发生了什么？
通过 Istio 来部署 bookinfo 示例应用时，Istio 会向应用程序的所有 Pod 中注入 Envoy 容器。但是我们仍然还不清楚注入的 Envoy 容器的配置文件里都有哪些东西，这时候就是 istioctl 命令行工具发挥强大功效的时候了，可以通过 proxy-config 参数来深度解析 Envoy 的配置文件（上一节我们已经使用过了）。
我们先把目光锁定在某一个固定的 Pod 上，以 productpage 为例。先查看 productpage 的 Pod Name：
$ kubectl get pod -l app=productpage
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
productpage-v1-76474f6fb7-pmglr 2/2 Running 0 7h
1. 查看 productpage 的监听器的基本基本摘要
$ istioctl proxy-config listeners productpage-v1-76474f6fb7-pmglr
ADDRESS PORT TYPE
172.30.135.40 9080 HTTP // ③ Receives all inbound traffic on 9080 from listener `0.0.0.0_15001`
10.254.223.255 15011 TCP <---+
10.254.85.22 20001 TCP |
10.254.149.167 443 TCP |
10.254.14.157 42422 TCP |
10.254.238.17 9090 TCP | ② Receives outbound non-HTTP traffic for relevant IP:PORT pair from listener `0.0.0.0_15001`
10.254.184.32 5556 TCP |
10.254.0.1 443 TCP |
10.254.52.199 8080 TCP |
10.254.118.224 443 TCP <---+
0.0.0.0 15031 HTTP <--+
0.0.0.0 15004 HTTP |
0.0.0.0 9093 HTTP |
0.0.0.0 15030 HTTP |
0.0.0.0 8080 HTTP | ④ Receives outbound HTTP traffic for relevant port from listener `0.0.0.0_15001`
0.0.0.0 8086 HTTP |
0.0.0.0 9080 HTTP |
0.0.0.0 15010 HTTP <--+
0.0.0.0 15001 TCP // ① Receives all inbound and outbound traffic to the pod from IP tables and hands over to virtual listener
Istio 会生成以下的监听器：
- ①
0.0.0.0:15001上的监听器接收进出 Pod 的所有流量，然后将请求移交给虚拟监听器。 - ② 每个 Service IP 配置一个虚拟监听器，每个出站 TCP/HTTPS 流量一个非 HTTP 监听器。
- ③ 每个 Pod 入站流量暴露的端口配置一个虚拟监听器。
- ④ 每个出站 HTTP 流量的 HTTP
0.0.0.0端口配置一个虚拟监听器。
上一节提到服务网格之间的应用是直接通过 PodIP 来进行通信的，但还不知道服务网格内的应用与服务网格外的应用是如何通信的。大家应该可以猜到，这个秘密就隐藏在 Service IP 的虚拟监听器中，以 kube-dns 为例，查看 productpage 如何与 kube-dns 进行通信：
$ istioctl proxy-config listeners productpage-v1-76474f6fb7-pmglr --address 10.254.0.2 --port 53 -o json
[
{
"name": "10.254.0.2_53",
"address": {
"socketAddress": {
"address": "10.254.0.2",
"portValue": 53
}
},
"filterChains": [
{
"filters": [
...
{
"name": "envoy.tcp_proxy",
"config": {
"cluster": "outbound|53||kube-dns.kube-system.svc.cluster.local",
"stat_prefix": "outbound|53||kube-dns.kube-system.svc.cluster.local"
}
}
]
}
],
"deprecatedV1": {
"bindToPort": false
}
}
]
# 查看 eds
$ curl http://$PILOT_SVC_IP:8080/debug/edsz|grep "outbound|53||kube-dns.kube-system.svc.cluster.local" -A 27 -B 1
{
"clusterName": "outbound|53||kube-dns.kube-system.svc.cluster.local",
"endpoints": [
{
"lbEndpoints": [
{
"endpoint": {
"address": {
"socketAddress": {
"address": "172.30.135.21",
"portValue": 53
}
}
},
"metadata": {
"filterMetadata": {
"istio": {
"uid": "kubernetes://coredns-64b597b598-4rstj.kube-system"
}
}
}
}
]
},
可以看出，服务网格内的应用仍然通过 ClusterIP 与网格外的应用通信，但有一点需要注意：这里并没有 kube-proxy 的参与！Envoy 自己实现了一套流量转发机制，当你访问 ClusterIP 时，Envoy 就把流量转发到具体的 Pod 上去，不需要借助 kube-proxy 的 iptables 或 ipvs 规则。
2. 从上面的摘要中可以看出，每个 Sidecar 都有一个绑定到 0.0.0.0:15001 的监听器，IP tables 将 pod 的所有入站和出站流量路由到这里。此监听器把 useOriginalDst 设置为 true，这意味着它将请求交给最符合请求原始目标的监听器。如果找不到任何匹配的虚拟监听器，它会将请求发送给返回 404 的 BlackHoleCluster。
$ istioctl proxy-config listeners productpage-v1-76474f6fb7-pmglr --port 15001 -o json
[
{
"name": "virtual",
"address": {
"socketAddress": {
"address": "0.0.0.0",
"portValue": 15001
}
},
"filterChains": [
{
"filters": [
{
"name": "envoy.tcp_proxy",
"config": {
"cluster": "BlackHoleCluster",
"stat_prefix": "BlackHoleCluster"
}
}
]
}
],
"useOriginalDst": true
}
]
3. 我们的请求是到 9080 端口的 HTTP 出站请求，这意味着它被切换到 0.0.0.0:9080 虚拟监听器。然后，此监听器在其配置的 RDS 中查找路由配置。在这种情况下，它将查找由 Pilot 配置的 RDS 中的路由 9080（通过 ADS）。
$ istioctl proxy-config listeners productpage-v1-76474f6fb7-pmglr --address 0.0.0.0 --port 9080 -o json
...
"rds": {
"config_source": {
"ads": {}
},
"route_config_name": "9080"
}
...
4. 9080 路由配置仅为每个服务提供虚拟主机。我们的请求正在前往 reviews 服务，因此 Envoy 将选择我们的请求与域匹配的虚拟主机。一旦在域上匹配，Envoy 会查找与请求匹配的第一条路径。在这种情况下，我们没有任何高级路由，因此只有一条路由匹配所有内容。这条路由告诉 Envoy 将请求发送到 outbound|9080||reviews.default.svc.cluster.local 集群。
$ istioctl proxy-config routes productpage-v1-76474f6fb7-pmglr --name 9080 -o json
[
{
"name": "9080",
"virtualHosts": [
{
"name": "reviews.default.svc.cluster.local:9080",
"domains": [
"reviews.default.svc.cluster.local",
"reviews.default.svc.cluster.local:9080",
"reviews",
"reviews:9080",
"reviews.default.svc.cluster",
"reviews.default.svc.cluster:9080",
"reviews.default.svc",
"reviews.default.svc:9080",
"reviews.default",
"reviews.default:9080",
"172.21.152.34",
"172.21.152.34:9080"
],
"routes": [
{
"match": {
"prefix": "/"
},
"route": {
"cluster": "outbound|9080||reviews.default.svc.cluster.local",
"timeout": "0.000s"
},
...
5. 此集群配置为从 Pilot（通过 ADS）检索关联的端点。因此，Envoy 将使用 serviceName 字段作为密钥来查找端点列表并将请求代理到其中一个端点。
$ istioctl proxy-config clusters productpage-v1-76474f6fb7-pmglr --fqdn reviews.default.svc.cluster.local -o json
[
{
"name": "outbound|9080||reviews.default.svc.cluster.local",
"type": "EDS",
"edsClusterConfig": {
"edsConfig": {
"ads": {}
},
"serviceName": "outbound|9080||reviews.default.svc.cluster.local"
},
"connectTimeout": "1.000s",
"circuitBreakers": {
"thresholds": [
{}
]
}
}
]
上面的整个过程就是在不创建任何规则的情况下请求从 productpage 到 reviews 的过程，从 reviews 到网格内其他应用的流量与上面类似，就不展开讨论了。接下来分析创建规则之后的请求转发过程。
3. VirtualService 和 DestinationRule 配置解析
VirtualService
首先创建一个 VirtualService。
$ cat <<EOF | istioctl create -f -
apiVersion: networking.istio.io/v1alpha3
kind: VirtualService
metadata:
name: reviews
spec:
hosts:
- reviews
http:
- route:
- destination:
host: reviews
subset: v1
EOF
上一篇文章已经介绍过，VirtualService 映射的就是 Envoy 中的 Http Route Table，还是将目标锁定在 productpage 上，我们来查看一下路由配置：
$ istioctl proxy-config routes productpage-v1-76474f6fb7-pmglr --name 9080 -o json
[
{
"name": "9080",
"virtualHosts": [
{
"name": "reviews.default.svc.cluster.local:9080",
"domains": [
"reviews.default.svc.cluster.local",
"reviews.default.svc.cluster.local:9080",
"reviews",
"reviews:9080",
"reviews.default.svc.cluster",
"reviews.default.svc.cluster:9080",
"reviews.default.svc",
"reviews.default.svc:9080",
"reviews.default",
"reviews.default:9080",
"172.21.152.34",
"172.21.152.34:9080"
],
"routes": [
{
"match": {
"prefix": "/"
},
"route": {
"cluster": "outbound|9080|v1|reviews.default.svc.cluster.local",
"timeout": "0.000s"
},
...
注意对比一下没创建 VirtualService 之前的路由，现在路由的 cluster 字段的值已经从之前的 outbound|9080|reviews.default.svc.cluster.local 变为 outbound|9080|v1|reviews.default.svc.cluster.local。
请注意：我们现在还没有创建 DestinationRule！
你可以尝试搜索一下有没有 outbound|9080|v1|reviews.default.svc.cluster.local 这个集群，如果不出意外，你将找不到 SUBSET=v1 的集群。
DestinationRule
为了使上面创建的路由可达，我们需要创建一个 DestinationRule：
$ cat <<EOF | istioctl create -f -
apiVersion: networking.istio.io/v1alpha3
kind: DestinationRule
metadata:
name: reviews
spec:
host: reviews
subsets:
- name: v1
labels:
version: v1
EOF
其实 DestinationRule 映射到 Envoy 的配置文件中就是 Cluster。现在你应该能看到 SUBSET=v1 的 Cluster 了：
$ istioctl proxy-config clusters productpage-v1-76474f6fb7-pmglr --fqdn reviews.default.svc.cluster.local --subset=v1 -o json
[
{
"name": "outbound|9080|v1|reviews.default.svc.cluster.local",
"type": "EDS",
"edsClusterConfig": {
"edsConfig": {
"ads": {}
},
"serviceName": "outbound|9080|v1|reviews.default.svc.cluster.local"
},
"connectTimeout": "1.000s",
"circuitBreakers": {
"thresholds": [
{}
]
}
}
]
到了这一步，一切皆明了，后面的事情就跟之前的套路一样了，具体的 Endpoint 对应打了标签 version=v1 的 Pod：
$ kubectl get pod -l app=reviews,version=v1 -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE
reviews-v1-5b487cc689-njx5t 2/2 Running 0 11h 172.30.104.38 192.168.123.248
$ curl http://$PILOT_SVC_IP:8080/debug/edsz|grep "outbound|9080|v1|reviews.default.svc.cluster.local" -A 27 -B 2
{
"clusterName": "outbound|9080|v1|reviews.default.svc.cluster.local",
"endpoints": [
{
"lbEndpoints": [
{
"endpoint": {
"address": {
"socketAddress": {
"address": "172.30.104.38",
"portValue": 9080
}
}
},
"metadata": {
"filterMetadata": {
"istio": {
"uid": "kubernetes://reviews-v1-5b487cc689-njx5t.default"
}
}
}
}
]
}
]
},
现在再次用浏览器访问 productpage，你会发现报错已经消失了。
未经允许不得转载：DaoCloud道客博客 » 直达 Istio | 服务网格内部的 VirtualService 和 DestinationRule 配置深度解析
Cilium v1.12 功能原理解读：ServiceMesh 令人期待