在代管 Cloud Service Mesh 中設定多叢集網格

本指南說明如何使用 Mesh CA 或 Certificate Authority Service，將兩個叢集加入單一 Cloud Service Mesh，並啟用跨叢集負載平衡。您可以輕鬆擴充這個程序，將任意數量的叢集併入網格。

多叢集 Cloud Service Mesh 設定可解決多個重要的企業情境，例如規模、位置和隔離。詳情請參閱多叢集應用實例。

必要條件

請務必先準備好兩個以上的 GKE 叢集，並符合下列要求，再按照本指南的說明操作： Google Cloud

  • 叢集上已安裝 Cloud Service Mesh。您需要 asmcli、istioctl 工具，以及 asmcli 下載至 --output_dir 中指定目錄的範例。
  • 設定 Cloud Service Mesh 之前，網格中的叢集必須在所有 Pod 之間建立連線。此外，如果加入的叢集不在同一個專案中，則必須註冊至同一個機群主專案，且叢集必須位於共用虛擬私有雲設定中，並共用同一個網路。此外，我們建議您使用一個專案來代管共用虛擬私有雲，並使用兩個服務專案來建立叢集。詳情請參閱「透過共用虛擬私有雲設定叢集」。
  • 如果您使用憑證授權單位服務，所有叢集都必須有各自的從屬 CA 集區，並鏈結至同一個根 CA 集區。否則，所有這些服務都必須使用相同的 CA 集區。

設定專案和叢集變數

  1. 為專案 ID、叢集可用區/地區、叢集名稱和環境建立下列環境變數。

    export PROJECT_1=PROJECT_ID_1
export LOCATION_1=CLUSTER_LOCATION_1
export CLUSTER_1=CLUSTER_NAME_1
export CTX_1="gke_${PROJECT_1}_${LOCATION_1}_${CLUSTER_1}"

export PROJECT_2=PROJECT_ID_2
export LOCATION_2=CLUSTER_LOCATION_2
export CLUSTER_2=CLUSTER_NAME_2
export CTX_2="gke_${PROJECT_2}_${LOCATION_2}_${CLUSTER_2}"

  2. 如果是新建立的叢集，請務必使用下列 gcloud 指令擷取每個叢集的憑證，否則相關聯的 context 將無法在本指南的後續步驟中使用。

    指令取決於叢集類型 (區域或可用區)：

    區域

    gcloud container clusters get-credentials ${CLUSTER_1} --region ${LOCATION_1}
gcloud container clusters get-credentials ${CLUSTER_2} --region ${LOCATION_2}

    可用區

    gcloud container clusters get-credentials ${CLUSTER_1} --zone ${LOCATION_1}
gcloud container clusters get-credentials ${CLUSTER_2} --zone ${LOCATION_2}

建立防火牆規則

在某些情況下，您需要建立防火牆規則，允許跨叢集流量。舉例來說，如果發生下列情況，您就需要建立防火牆規則：

  • 您為網格中的叢集使用不同的子網路。
  • Pod 開啟的通訊埠不是 443 和 15002。

GKE 會自動為每個節點新增防火牆規則，允許同一個子網路內的流量。如果網狀網路包含多個子網路，您必須明確設定防火牆規則，允許跨子網路流量。您必須為每個子網路新增防火牆規則，允許所有輸入流量的來源 IP CIDR 區塊和目標連接埠。

下列操作說明可讓專案中的所有叢集之間通訊，或僅限 $CLUSTER_1 和 $CLUSTER_2 之間通訊。

  1. 收集叢集網路的相關資訊。

    所有專案叢集

    如果叢集位於同一個專案中，可以使用下列指令，允許專案中的所有叢集進行通訊。如果專案中有不想公開的叢集，請使用「特定叢集」分頁中的指令。

    function join_by { local IFS="$1"; shift; echo "$*"; }
ALL_CLUSTER_CIDRS=$(gcloud container clusters list --project $PROJECT_1 --format='value(clusterIpv4Cidr)' | sort | uniq)
ALL_CLUSTER_CIDRS=$(join_by , $(echo "${ALL_CLUSTER_CIDRS}"))
ALL_CLUSTER_NETTAGS=$(gcloud compute instances list --project $PROJECT_1 --format='value(tags.items.[0])' | sort | uniq)
ALL_CLUSTER_NETTAGS=$(join_by , $(echo "${ALL_CLUSTER_NETTAGS}"))

    特定叢集

    下列指令可讓 $CLUSTER_1 和 $CLUSTER_2 之間進行通訊，且不會公開專案中的其他叢集。

    function join_by { local IFS="$1"; shift; echo "$*"; }
ALL_CLUSTER_CIDRS=$(for P in $PROJECT_1 $PROJECT_2; do gcloud --project $P container clusters list --filter="name:($CLUSTER_1,$CLUSTER_2)" --format='value(clusterIpv4Cidr)'; done | sort | uniq)
ALL_CLUSTER_CIDRS=$(join_by , $(echo "${ALL_CLUSTER_CIDRS}"))
ALL_CLUSTER_NETTAGS=$(for P in $PROJECT_1 $PROJECT_2; do gcloud --project $P compute instances list  --filter="name:($CLUSTER_1,$CLUSTER_2)" --format='value(tags.items.[0])' ; done | sort | uniq)
ALL_CLUSTER_NETTAGS=$(join_by , $(echo "${ALL_CLUSTER_NETTAGS}"))

  2. 建立防火牆規則。

    GKE

    gcloud compute firewall-rules create istio-multicluster-pods \
    --allow=tcp,udp,icmp,esp,ah,sctp \
    --direction=INGRESS \
    --priority=900 \
    --source-ranges="${ALL_CLUSTER_CIDRS}" \
    --target-tags="${ALL_CLUSTER_NETTAGS}" --quiet \
    --network=YOUR_NETWORK

    Autopilot

    TAGS=""
for CLUSTER in ${CLUSTER_1} ${CLUSTER_2}
do
    TAGS+=$(gcloud compute firewall-rules list --filter="Name:$CLUSTER*" --format="value(targetTags)" | uniq) && TAGS+=","
done
TAGS=${TAGS::-1}
echo "Network tags for pod ranges are $TAGS"

gcloud compute firewall-rules create asm-multicluster-pods \
    --allow=tcp,udp,icmp,esp,ah,sctp \
    --network=gke-cluster-vpc \
    --direction=INGRESS \
    --priority=900 --network=VPC_NAME \
    --source-ranges="${ALL_CLUSTER_CIDRS}" \
    --target-tags=$TAGS

設定端點探索

使用宣告式 API 啟用公有或私有叢集之間的端點探索

使用機群 API 啟用代管 Cloud Service Mesh 時，系統會為這個叢集啟用端點探索功能。如果您使用其他工具佈建代管 Cloud Service Mesh，可以透過在 asm-options configmap 中套用 "multicluster_mode":"connected" 設定，手動啟用艦隊中公有或私有叢集的端點探索功能。在同一個機群中啟用這項設定的叢集，會自動啟用彼此之間的跨叢集服務探索功能。

如果您有 Managed (TD) 控制平面實作，這是設定多叢集端點探索的唯一方法。如果您有 Managed (Istiod) 實作，建議您使用這種方法設定。

請先建立防火牆規則，再繼續操作。

啟用

如果叢集中asm-options已有 configmap，請為叢集啟用端點探索功能：

      kubectl patch configmap/asm-options -n istio-system --type merge -p '{"data":{"multicluster_mode":"connected"}}'

如果叢集中asm-options尚未有 configmap ，請建立 configmap 並加入相關資料，然後為叢集啟用端點探索功能：

      kubectl --context ${CTX_1} create configmap asm-options -n istio-system --from-file <(echo '{"data":{"multicluster_mode":"connected"}}')

停用

停用叢集的端點探索功能：

      kubectl patch configmap/asm-options -n istio-system --type merge -p '{"data":{"multicluster_mode":"manual"}}'

如果取消註冊機群叢集時未停用端點探索功能，叢集中可能會保留密鑰。您必須手動清除所有剩餘的密鑰。

  1. 執行下列指令，找出需要清除的密鑰：

    kubectl get secrets -n istio-system -l istio.io/owned-by=mesh.googleapis.com,istio/multiCluster=true

  2. 刪除各個密鑰：

    kubectl delete secret SECRET_NAME

    針對每個剩餘的密鑰重複這個步驟。

驗證多叢集連線

本節說明如何將範例 HelloWorld 和 Sleep 服務部署至多叢集環境，以驗證跨叢集負載平衡是否正常運作。

設定範例目錄的變數

  1. 前往 asmcli 的下載位置，然後執行下列指令來設定 ASM_VERSION：

    export ASM_VERSION="$(./asmcli --version)"

  2. 將工作資料夾設為您用來驗證跨叢集負載平衡是否正常運作的範例。這些範例位於 asmcli install 指令中指定的 --output_dir 目錄子目錄中。在下列指令中，將 OUTPUT_DIR 變更為您在 --output_dir 中指定的目錄。

    export SAMPLES_DIR=OUTPUT_DIR/istio-${ASM_VERSION%+*}

啟用 Sidecar 注入功能

  1. 在每個叢集中建立範例命名空間。

    for CTX in ${CTX_1} ${CTX_2}
do
    kubectl create --context=${CTX} namespace sample
done

  2. 啟用要用於注入的命名空間。步驟取決於控制層實作。

    受管理 (TD)

    1. 將預設插入標籤套用至命名空間：
    for CTX in ${CTX_1} ${CTX_2}
do
   kubectl label --context=${CTX} namespace sample \
      istio.io/rev- istio-injection=enabled --overwrite
done

    受管理 (Istiod)

    建議：執行下列指令，將預設插入標籤套用至命名空間：

     for CTX in ${CTX_1} ${CTX_2}
 do
    kubectl label --context=${CTX} namespace sample \
       istio.io/rev- istio-injection=enabled --overwrite
 done

    如果您是使用受管理 Istiod 控制平面的現有使用者： 建議您使用預設注入，但系統也支援以修訂版本為準的注入。請按照下列指示操作：

    1. 執行下列指令，找出可用的發布管道：

      kubectl -n istio-system get controlplanerevision

      輸出結果會與下列內容相似：

      NAME                AGE
asm-managed-rapid   6d7h

      在輸出內容中，「NAME」欄下方的值是與 Cloud Service Mesh 版本可用發布管道對應的修訂版本標籤。

    2. 將修訂版本標籤套用至命名空間：

      for CTX in ${CTX_1} ${CTX_2}
do
  kubectl label --context=${CTX} namespace sample \
     istio-injection- istio.io/rev=REVISION_LABEL --overwrite
done

安裝 HelloWorld 服務

  • 在兩個叢集中建立 HelloWorld 服務：

    kubectl create --context=${CTX_1} \
    -f ${SAMPLES_DIR}/samples/helloworld/helloworld.yaml \
    -l service=helloworld -n sample

    kubectl create --context=${CTX_2} \
    -f ${SAMPLES_DIR}/samples/helloworld/helloworld.yaml \
    -l service=helloworld -n sample

將 HelloWorld v1 和 v2 部署到每個叢集

  1. 將 HelloWorld v1 部署至 CLUSTER_1，並將 v2 部署至 CLUSTER_2，這有助於稍後驗證跨叢集負載平衡：

    kubectl create --context=${CTX_1} \
  -f ${SAMPLES_DIR}/samples/helloworld/helloworld.yaml \
  -l version=v1 -n sample
     
    kubectl create --context=${CTX_2} \
  -f ${SAMPLES_DIR}/samples/helloworld/helloworld.yaml \
  -l version=v2 -n sample

  2. 使用下列指令，確認 HelloWorld v1 和 v2 是否正在執行。確認輸出內容與下圖類似：

    kubectl get pod --context=${CTX_1} -n sample
     
    NAME                            READY     STATUS    RESTARTS   AGE
helloworld-v1-86f77cd7bd-cpxhv  2/2       Running   0          40s
     
    kubectl get pod --context=${CTX_2} -n sample
     
    NAME                            READY     STATUS    RESTARTS   AGE
helloworld-v2-758dd55874-6x4t8  2/2       Running   0          40s

部署 Sleep 服務

  1. 將 Sleep 服務部署至兩個叢集。這個 Pod 會產生人工網路流量，以供示範：

    for CTX in ${CTX_1} ${CTX_2}
do
    kubectl apply --context=${CTX} \
        -f ${SAMPLES_DIR}/samples/sleep/sleep.yaml -n sample
done

  2. 等待每個叢集中的 Sleep 服務啟動。確認輸出內容與下圖類似：

    kubectl get pod --context=${CTX_1} -n sample -l app=sleep
     
    NAME                             READY   STATUS    RESTARTS   AGE
sleep-754684654f-n6bzf           2/2     Running   0          5s
     
    kubectl get pod --context=${CTX_2} -n sample -l app=sleep
     
    NAME                             READY   STATUS    RESTARTS   AGE
sleep-754684654f-dzl9j           2/2     Running   0          5s

驗證跨叢集負載平衡

多次呼叫 HelloWorld 服務，並檢查輸出內容，確認 v1 和 v2 交替回覆：

  1. 呼叫 HelloWorld 服務：

    kubectl exec --context="${CTX_1}" -n sample -c sleep \
    "$(kubectl get pod --context="${CTX_1}" -n sample -l \
    app=sleep -o jsonpath='{.items[0].metadata.name}')" \
    -- /bin/sh -c 'for i in $(seq 1 20); do curl -sS helloworld.sample:5000/hello; done'

    輸出結果會與下列內容相似：

    Hello version: v2, instance: helloworld-v2-758dd55874-6x4t8
Hello version: v1, instance: helloworld-v1-86f77cd7bd-cpxhv
...

  2. 再次呼叫 HelloWorld 服務：

    kubectl exec --context="${CTX_2}" -n sample -c sleep \
    "$(kubectl get pod --context="${CTX_2}" -n sample -l \
    app=sleep -o jsonpath='{.items[0].metadata.name}')" \
    -- /bin/sh -c 'for i in $(seq 1 20); do curl -sS helloworld.sample:5000/hello; done'

    輸出結果會與下列內容相似：

    Hello version: v2, instance: helloworld-v2-758dd55874-6x4t8
Hello version: v1, instance: helloworld-v1-86f77cd7bd-cpxhv
...

恭喜！您已驗證負載平衡的多叢集 Cloud Service Mesh！

將流量保留在叢集內

在某些情況下，預設的跨叢集負載平衡行為並不理想。如要將流量保留在「叢集本機」(也就是從 cluster-a 傳送的流量只會抵達 cluster-a 中的目的地)，請使用 MeshConfig.serviceSettings 將主機名稱或萬用字元標示為 clusterLocal。

舉例來說，您可以為個別服務、特定命名空間中的所有服務，或網格中的所有服務強制執行叢集本機流量，如下所示：

每項服務

serviceSettings:
- settings:
    clusterLocal: true
  hosts:
  - "mysvc.myns.svc.cluster.local"

每個命名空間

serviceSettings:
- settings:
    clusterLocal: true
  hosts:
  - "*.myns.svc.cluster.local"

全球

serviceSettings:
- settings:
    clusterLocal: true
  hosts:
  - "*"

您也可以設定全域叢集本機規則並新增明確例外狀況 (可為特定或萬用字元)，進一步調整服務存取權。在下列範例中，除了 myns 命名空間中的服務外，叢集中的所有服務都會保留叢集本機：

serviceSettings:
- settings:
    clusterLocal: true
  hosts:
  - "*"
- settings:
    clusterLocal: false
  hosts:
  - "*.myns.svc.cluster.local"

啟用本機叢集服務

  1. 檢查叢集中的 MeshConfig config map

    kubectl get configmap -n istio-system

    您應該會看到名稱為 istio-asm-managed、istio-asm-managed-rapid 或 istio-asm-managed-stable 的設定對應。

    如果您已從 ISTIOD 實作遷移至 TRAFFIC_DIRECTOR 實作，可能會看到多個設定地圖。在這種情況下，您可以執行下列指令來判斷管道：

    kubectl get controlplanerevision -n istio-system

    您要選取的通道是已調解的控制層修訂版本通道。

  2. 更新 ConfigMap

    cat <<EOF > config.yaml
apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
  name: CONFIGMAP_NAME
  namespace: istio-system
data:
  config: |
    serviceSettings:
    - settings:
        clusterLocal: true
      hosts:
      - "*"
EOF

    將 CONFIGMAP_NAME 改成您在步驟 1 中找到的 Config Map 名稱，然後更新 Config Map。

    kubectl apply --context=${CTX_1} -f config.yaml

  3. 使用下列指令，確認本機叢集功能運作正常。使用 CTX_1 呼叫 HelloWorld 的輸出內容類似於：

    kubectl exec --context="${CTX_1}" -n sample -c sleep \
    "$(kubectl get pod --context="${CTX_1}" -n sample -l \
    app=sleep -o jsonpath='{.items[0].metadata.name}')" \
    -- /bin/sh -c 'for i in $(seq 1 20); do curl -sS helloworld.sample:5000/hello; done'

    輸出內容應會顯示「Only v1 is response」：

    Hello version: v1, instance: helloworld-v2-758dd55874-6x4t8
Hello version: v1, instance: helloworld-v1-86f77cd7bd-cpxhv
...

    如果您使用 CTX_2 呼叫 HelloWorld：

    kubectl exec --context="${CTX_2}" -n sample -c sleep \
    "$(kubectl get pod --context="${CTX_2}" -n sample -l \
    app=sleep -o jsonpath='{.items[0].metadata.name}')" \
    -- /bin/sh -c 'for i in $(seq 1 20); do curl -sS helloworld.sample:5000/hello; done'

    輸出內容中應該會顯示 v1 和 v2 交替回覆的內容。

    Hello version: v2, instance: helloworld-v2-758dd55874-6x4t8
Hello version: v1, instance: helloworld-v1-86f77cd7bd-cpxhv
...

清除 HelloWorld 服務

完成負載平衡驗證後，請從叢集中移除 HelloWorld 和 Sleep 服務。

kubectl delete ns sample --context ${CTX_1}
kubectl delete ns sample --context ${CTX_2}