Sau bài viết trước Tìm hiểu về Service Mesh là những khái niệm tổng quan về Service Mesh, Istio. Trong bài viết này, chúng ta sẽ tiếp tục tìm hiểu về Istio và thử triển khai Istio lên nhé 
Kiến trúc Istio
Ở phiên bản 1.5 trở về trước, control plane của Istio được gồm nhiều thành phần như Pilot, Citadel, Galley, Mixer,... mỗi thành phần thì lại được deploy trên Kubernetes như 1 pod riêng biệt. Tuy nhiên từ những version sau, chúng đươc gộp thành một thành phần duy nhất là Istiod, điều này làm cho việc cấu hình và vận hành Istio trở nên dễ dàng hơn.
Ưu điểm khi sử Istio
Istio là 1 implementation của Service Mesh, nên tính độc lập của application là một trong những ưu tiên hàng đầu vì thế để đưa các chức năng của Istio vào trong ứng dụng microservice của thì chúng ta không cần thiết phải thay đổi các file cấu hình yaml của các Deployment hay Service, mọi thứ đã được đóng gói trong chính file cấu hình của Istio. Việc cài đặt Istio cũng tách rời với logic của ứng dụng, không làm thay đổi các business logic.
Các component của Istio được kế thừa từ Kubernetes API, dưới dạng CRD, giúp ta dễ dàng cấu hình chúng như cấu hình 1 deployment, service luôn. Istio hỗ trợ cấu hình
- Traffic routing: cho phép cài đặt nhiều rules khác nhau, quy định các service được giao tiếp với giao nhau.
- Traffice split
- Retry rule, timeout
2 CRD chính của Istio là VirtualService định tuyến traffic tới 1 service, khi traffic đã đượ định tuyến tới service, chúng ta có thể sử dụng DestinationRule để cấu hình các policy lên nó
apiVersion: networking.istio.io/v1alpha3
kind: VirtualService
metadata:
name: reviews
spec:
hosts:
- reviews
http:
- match:
- headers:
end-user:
exact: jason
route:
- destination:
host: reviews
subset: v2
- route:
- destination:
host: reviews
subset: v3
apiVersion: networking.istio.io/v1alpha3
kind: DestinationRule
metadata:
name: my-destination-rule
spec:
host: my-svc
trafficPolicy:
loadBalancer:
simple: RANDOM
subsets:
- name: v1
labels:
version: v1
- name: v2
labels:
version: v2
trafficPolicy:
loadBalancer:
simple: ROUND_ROBIN
- name: v3
labels:
version: v3
Khi chúng ta tạo các CRD trên Kubernetes, istiod - control plane của Istio, sẽ convert chúng thành cấu hình của Envoy và gửi tất cả các config đó tới các Envoy Proxy sidecar. Khi các Envoy Proxy đã có được cấu hình, chúng sẽ giao tiếp với nhau (không thông qua istiod) dưới các rule mà chúng ta đã define.
Ngoài việc rất dễ dàng cấu hình Istio, nó còn mang tới những ưu điểm như:
- Service discovery: Istio có 1 central registry cho tất các microservice và các endpoint, không cần phải thêm các cài đặt cho endpoint mỗi microservice, mỗi khi có thêm 1 microservice mới được deploy, nó sẽ được đăng ký 1 các tự động với central registry của Istio
- Istiod cũng có thể quản lý các certificates,
istiodđóng vai trò như 1 certificate authority, generate certificate cho tất cả các service trong cluster, cho phép các service giao tiếp bảo mật hơn thông quasecured tls communication. - Istio cũng thu thập telemetry data từ các Envoy Proxy.
Luồng traffic sau khi cài đặt Istio
Ngoài 2 CRD là VirtualService và DestinationRule, Gateway đóng vai trò là 1 entrypoint cho các request từ cluster tới microservice application, nó hoạt động tương tự như Nginx Ingress Controller, đảm nhiệm việc cân bằng tải, điều hướng traffic tới các microservice bằng cấu hình của VirtualService.
Quay lại ví dụ website bán hàng online trong bài viết trước, luồng của traffic sau khi ứng dụng được cài đặt thêm Istio sẽ như sau: User gửi request tới web server service trong Kubernetes, đầu tiên nó sẽ tới Istio Gateway, gateway sẽ tìm ra service dựa vào VirtualService rule, và gửi request tới web server service, cuối cùng request sẽ tới Envoy proxy bên trong service và được forward tới web server container thông qua localhost. Từ web server service, tiếp tục tạo 1 request tới payment service, request sẽ đi từ web service service qua Envoy proxy của web server service, chúng sẽ được so sánh với các rule của VirtualService và DestinationRule rồi mới tới Envoy proxy của payment service, giao tiếp giữa Envoy proxy của web server và payment là mutual TLS. Quá trình này được lặp lại trên các service tiếp theo mà request tới cho tới khi response về UI.
Demo một chút về Istio
- Xem full demo https://github.com/daothaison/istio-demo
Tải và cài đặt
Đầu tiên chúng ta cần download Istio và cấu hình cho istioctl
$ curl -L https://istio.io/downloadIstio | sh -
// Command này sẽ tải về phiên bản mới nhất của Istio, ngoài ra bạn có thể thêm các option vào command trên để có thể tuỳ chỉnh phiên bản cần tải về
$ curl -L https://istio.io/downloadIstio | ISTIO_VERSION=1.6.8 TARGET_ARCH=x86_64 sh -
Hoặc chúng ta có thể vào đây để lựa chọn phiên bản, sau đó tải về và giải nén ra. Sau đó
thêm istioctl vào PATH
Tiếp theo, chúng ta phải cài đặt Istio vào kubernetes cluster bằng việc sử dụng istioctl
➜ istioctl install
This will install the Istio 1.11.0 default profile with ["Istio core" "Istiod" "Ingress gateways"] components into the cluster. Proceed? (y/N) y
✔ Istio core installed
✔ Istiod installed
✔ Ingress gateways installed
✔ Installation complete
Thank you for installing Istio 1.11. Please take a few minutes to tell us about your install/upgrade experience! https://forms.gle/kWULBRjUv7hHci7T6
namespace và các pod của Istio được thêm vào cluster là ok
Inject Envoy proxy vào service
Trong bài viết này, mình sử dụng microservices-demo của Google Cloud luôn. Bạn chỉ cần tải file manifest này về vào apply lên có 1 microservices app hoàn chỉnh rồi. Bây giờ bạn đã có control plane và các service hoạt động, việc tiếp theo là inject các Envoy proxy vào các service, bằng cách bổ sung label cho namespace của ứng dụng
➜ kubectl get pods
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
adservice-75f6d84ddd-jrskp 1/1 Running 0 10m
cartservice-75d66997cf-xmk8n 1/1 Running 2 10m
checkoutservice-855cd595b4-zwwtd 1/1 Running 0 10m
currencyservice-5b74f955c4-k8n64 1/1 Running 0 10m
emailservice-95cc959f8-x2gwr 1/1 Running 0 10m
frontend-79c8999fb6-qg8st 1/1 Running 0 10m
loadgenerator-589648f87f-8xdbr 1/1 Running 0 10m
paymentservice-7d679d5b98-5qr89 1/1 Running 0 10m
productcatalogservice-5f7d6665c6-qlrwg 1/1 Running 0 10m
recommendationservice-7569586f96-2k5q8 1/1 Running 0 10m
redis-cart-5b569cd47-hdf5h 1/1 Running 0 10m
shippingservice-749b654bb4-2mckg 1/1 Running 0 10m
➜ kubectl get ns default --show-labels
NAME STATUS AGE LABELS
default Active 39m kubernetes.io/metadata.name=default
➜ kubectl label namespace default istio-injection=enabled
namespace/default labeled
➜ kubectl get ns default --show-labels
NAME STATUS AGE LABELS
default Active 39m istio-injection=enabled,kubernetes.io/metadata.name=default
Bây giờ chúng ta cần tắt các pod vừa tạo đi, vào tạo lại để lúc này Istio inject các proxy vào. Như bạn thấy, trước khi chúng ta inject proxy vào thì mỗi pod của ứng dụng chỉ có 1 container, còn sau khi inject proxy, nó đã tăng lên thành 2
➜ kubectl get pods
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
adservice-75f6d84ddd-fv2pr 2/2 Running 0 2m37s
cartservice-75d66997cf-ns7cg 2/2 Running 2 2m38s
checkoutservice-855cd595b4-44gtf 2/2 Running 0 2m38s
currencyservice-5b74f955c4-5hd6s 2/2 Running 0 2m38s
emailservice-95cc959f8-tzxwk 2/2 Running 0 2m38s
frontend-79c8999fb6-sg2hn 2/2 Running 0 2m38s
loadgenerator-589648f87f-vk7cc 2/2 Running 0 2m38s
paymentservice-7d679d5b98-7rjzs 2/2 Running 0 2m38s
productcatalogservice-5f7d6665c6-wlgmg 2/2 Running 0 2m38s
recommendationservice-7569586f96-xvbvl 2/2 Running 0 2m38s
redis-cart-5b569cd47-7tm55 2/2 Running 0 2m37s
shippingservice-749b654bb4-h7xsh 2/2 Running 0 2m38s
và khi kiểm tra pod, chúng ta sẽ thấy các thông tin liên quan đến Istio được inject tự đọng vào pod
$ kubectl describe pod adservice-75f6d84ddd-fv2pr
Init Containers:
istio-init:
Container ID: docker://64a984330386584eea2225c503bc44d5420c293067de9580f469aeea11359b9d
Image: docker.io/istio/proxyv2:1.11.0
Containers:
istio-proxy:
Container ID: docker://c9ffc5d2295623a186d30fa809cb7c43f22c451479aa5e8f66bc2afc7d3f49af
Image: docker.io/istio/proxyv2:1.11.0
Cài đặt Istio Addons để monitoring và data visualization
Trong file cài đặt Istio ở trên, Istio đã cung cấp file cấu hình để tích hợp các addon vào Istio ở trong thư mục samples/addons. Đơn giản bạn chỉ cần vào thư mục đó và chạy command
$ cd samples/addons
$ kubectl apply -f .
serviceaccount/grafana created
configmap/grafana created
service/grafana created
deployment.apps/grafana created
configmap/istio-grafana-dashboards created
configmap/istio-services-grafana-dashboards created
deployment.apps/jaeger created
service/tracing created
service/zipkin created
service/jaeger-collector created
serviceaccount/kiali created
configmap/kiali created
clusterrole.rbac.authorization.k8s.io/kiali-viewer created
clusterrole.rbac.authorization.k8s.io/kiali created
clusterrolebinding.rbac.authorization.k8s.io/kiali created
role.rbac.authorization.k8s.io/kiali-controlplane created
rolebinding.rbac.authorization.k8s.io/kiali-controlplane created
service/kiali created
deployment.apps/kiali created
serviceaccount/prometheus created
configmap/prometheus created
clusterrole.rbac.authorization.k8s.io/prometheus created
clusterrolebinding.rbac.authorization.k8s.io/prometheus created
service/prometheus created
deployment.apps/prometheus created
$ kubectl get pods -n istio-system
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
grafana-68cc7d6d78-h8tbh 1/1 Running 0 68s
istio-ingressgateway-85fbdd86f7-84gwf 1/1 Running 0 37m
istiod-75d5bf4676-m8mkt 1/1 Running 0 38m
jaeger-5d44bc5c5d-rwzhh 1/1 Running 0 68s
kiali-fd9f88575-q569n 1/1 Running 0 67s
prometheus-77b49cb997-whb8c 0/2 ContainerCreating 0 67s
và như vậy chúng ta đã có các công cụ hỗ trợ monitoring và data visualization.
Sử dụng Kialia
Ví dụ để truy cập vào Kiali, do chúng ta sử dụng ClusterIP nên để truy cập từ bên ngoài vào trong cluster, ta cần forward port ra bằng command
$ kubectl port-forward svc/kiali -n istio-system 20001
Forwarding from 127.0.0.1:20001 -> 20001
Forwarding from [::1]:20001 -> 20001
Kiali giúp chúng ta xem được network của ứng dụng microservice, kiểm tra request giữa từng service, response time,...
Sử dụng Jaeger
Để sử dụng Jaeger, bạn cần chạy command
$ istioctl dashboard jaeger
Istioctl sẽ mở dashboard của Jaeger, lựa chọn service là bạn đã xem được các thông tin mà Jaeger collector đã thu thập về
Kết bài
Như vậy hy vọng qua bài viết này các bạn đã nắm được cơ bản về cách hoạt động của Service Mesh cũng như Istio và cách cấu hình để inject proxy vào các service, cách sử dụng dụng các Addon hỗ trợ thu thập telemetry data và visualization chúng, cách sử dụng Kiali hay Jaeger mình đang demo dưới local nên có thể chạy trực tiếp các command trên, với môi trường production, bạn cần sử dụng Ingress Controller để kết nối tới các service trên.
