全書目錄

第一章 概述

本文目錄

1.命令列工具安裝

2. Kubernetes/OpenShift安裝

3. Istio安裝

4.示例Java微服務安裝

4.1 原始碼概覽

4.2 編譯和部署customer服務

4.3 編譯和部署Preference服務

4.4 編譯和部署recommendation服務

 

本章中，我們會介紹如何在Kubernetes上安裝Istio。Istio並沒有和Kubernets繫結，實際上，它合適很多種基礎架構平臺。但是，Kubernetes因為原生支援邊車部署（sidecar deployment）概念，因此它是執行Istio的最佳平臺之一。你可以使用任何版本的Kubernetes。本章中，我們將使用Minishift，這是一個可以讓你的OpenShift安裝並執行在本地虛擬機器上的工具，而OpenShift則是一個面向開發者的Kubernetes企業發行版。

1. 命令列工具安裝

​作為一個開發者，你可能已有了各種工具，但為了清晰起見，我們還是給個本書所需的工具列表：

• Minishift：這是minikube的紅帽發行版

• VirtualBox：提供虛擬機器的虛擬化工具

• Mac/Windows環境上的Docker：Docker客戶端

• Kubectl：本書中我們主要會使用oc命令列，它基本上能替代kubectl，並可互換著使用。

• Oc：minishift oc-env 命令列會輸出oc命令列的路徑，因此你不用單獨下載了。

• OpenJDK：你需要能訪問javac和java命令列工具

• Maven：用於編譯Java專案

• Stern：為了方便檢視日誌

• Siege：用於第四章中的Istio壓力測試

• Git：通過 git clone 命令下載示例程式碼

• istioctl：會通過下文中的部署被安裝

• curl和tar：要在bash中用到

2. OpenShift/Kubernetes安裝

在安裝環境之前，你應該很清楚你將建立很多服務。你將安裝Istio控制平面、一些支援效能指標和視覺化的應用程式，以及示例應用程式服務。為此，用於執行Kubernetes的虛擬機器（VM）需要有足夠的資源。我們建議使用8 GB記憶體和3個CPU核的虛擬機器，但本書中包含的示例在4 GB記憶體和2個CPU核虛擬機器上也能成功執行。 

Minishift安裝好以後，你可以引導環境了，通過執行以下命令列：

    #!/bin/bash
    export MINISHIFT_HOME=~/minishift_1.27.0
    export PATH=$MINISHIFT_HOME:$PATH
    minishift profile set tutorial
    minishift config set memory 8GB
    minishift config set cpus 3
    minishift config set vm-driver virtualbox
    minishift config set image-caching true
    minishift addon enable admin-user
    minishift addon enable anyuid
    minishift config set openshift-version v3.11.0
    minishift start

然後，你可以進行環境配置了，然後就可以訪問Minishift、Docker守護程序以及登入Kubernetes叢集了：

    eval $(minishift oc-env)
    eval $(minishift docker-env)
    oc login $(minishift ip):8443 -u admin -p admin

如果一切順利，你能執行下面的命令：

oc get node
    NAME        STATUS    AGE       VERSION
    localhost   Ready     5m        v1.11.0+d4cacc0

這時，你可以執行下面命令以訪問web console： 

minishift dashboard

如果遇到錯誤，請檢視Istio Tutorial for Java Microservices網站中的步驟，甚至提交一個Github 問題。

3. Istio安裝

Istio發行版中包括命令列工具、安裝檔案和示例應用。執行下面的命令以下載Istio 1.0.4版本並解壓縮：

curl -L https://github.com/istio/istio/releases/download/1.0.4/istio-1.0.4/-osx.tar.gz | tar xzcd istio-1.0.4

現在你要開始準備OpenShift/Kubernetes環境了。Istio使用ValidatingAdmissionWebhook來校驗Istio配置，使用MutatingAdmissionWebhook去自動向使用者pod中插入邊車代理。執行下面的命令去更新Minishift的預設配置：

minishift openshift config set --target=kube --patch '{
        "admissionConfig": {
            "pluginConfig": {
                "ValidatingAdmissionWebhook": {
                    "configuration": {
                        "apiVersion": "v1",
                        "kind": "DefaultAdmissionConfig",
                        "disable": false
} }, 
                "MutatingAdmissionWebhook": {
                    "configuration": {
                        "apiVersion": "v1",
                        "kind": "DefaultAdmissionConfig",
                        "disable": false
} } 
} } 
}' 

現在開始安裝Istio。在Istio發行版的根目錄中，執行以下命令：

oc apply -f install/kubernetes/helm/istio/templates/crds.yaml
oc apply -f install/kubernetes/istio-demo.yaml
oc project istio-system

這會安裝所有Istio控制平面元件，包括Pilot、Mixer（實際的Mixer pod的名稱為telemetry和policy）和Citadel。還會安裝一些附加服務，包括用於統計資訊收集的Prometheus，用於分散式跟蹤的Jaeger，用於統計資訊展示的Grafana，用於服務簡單視覺化的Servicegraph等。這些服務會在第6章中介紹。

最後，因為我們用的是OpenShift，你可以將這些服務通過Router釋出出去，這樣你就不用配置複雜的節點埠了。

oc expose svc servicegraph
oc expose svc grafana
oc expose svc prometheus
oc expose svc tracing

現在，所有Istio控制平面元件和相關服務都已經執行起來了。你可以執行下面的命令來檢視它們：

oc get pods
NAME
grafana-59b787b9b             1/1   Running     0        3m
istio-citadel-78df8c67d9         1/1   Running     0        3m
istio-cleanup-secrets            0/1   Completed   0        3m
istio-egressgateway-674686c846   1/1   Running     0        3m
istio-galley-58f566cb66          1/1   Running     0        3m
istio-grafana-post-install          0/1   Completed   0        3m
istio-ingressgateway-6bbdd58f8c   1/1   Running     0        3m
istio-pilot-56b487ff45            2/2   Running     0        3m
istio-policy-68797d879           2/2   Running     0        3m
istio-security-post-install          0/1   Completed   0        3m
istio-sidecar-injector-b88dfb954    1/1   Running     0        3m
istio-telemetry-68787476f4        2/2   Running     0        3m
istio-tracing-7596597bd7          1/1   Running     0        3m
prometheus-76db5fddd5           1/1   Running     0        3m
servicegraph-fc55fc579            1/1   Running     0        3m

最後要做的是讓istioctl在命令列中能執行。istioctl是Istio命令列工具，能用於手工插入istio-proxy邊車代理容器，以及建立、更新和刪除Istio資源。當解壓Istio發行版後，會有一個/bin資料夾，其中就有istioctl二進位制檔案。你可以把它加入到PATH路徑中。

export ISTIO_HOME=~/istio-1.0.4
export PATH=$ISTIO_HOME/bin:$PATH

現在，你能在命令列中執行istioctl命令檢視它的版本了。

istioctl version
Version: 1.0.4
GitRevision: a44d4c8bcb427db16ca4a439adfbd8d9361b8ed3
User: root@0ead81bba27d
Hub: docker.io/istio
GolangVersion: go1.10.4
BuildStatus: Clean

現在，我們去安裝示例服務。

 

4.示例Java微服務安裝

 要展現Istio的能力，你需要使用一些互相互動和通訊的微服務。接下來我們要用到的微服務是一個簡單的客戶服務網站。在這些場景中，這個網站會允許客戶為網站的特定方面設定優先項（preference），而這些優先項會從一個推薦引擎中獲得。微服務之間的通訊流如下所示：

Customer ⇒ Preference ⇒ Recommendation 

從現在開始，你要有本書用到的原始碼。你可以從the Istio Tutorail for Java Microservies 網站（https://github.com/redhat-developer-demos/istio-tutorial）下載原始碼，轉至book-1.0.4分支，如下所示：

git clone https://github.com/redhat-developer-demos/istio-tutorial.git
cd istio-tutorial
git checkout book-1.0.4 

4.1原始碼概覽 

瀏覽剛才所下載的原始碼的istio-tutorial子目錄，你會看到customer、preference和recommendation這三個目錄。每個目錄都包含了相關服務的原始碼，這些原始碼會展示Istio的能力。 

Customer和perference服務都是用Java Sprint Boot實現的簡單直接REST服務。例如，這是customer服務的端點：   

@Value("${preferences.api.url:http://preference:8080}")
    private String remoteURL;
    @RequestMapping("/")
        public ResponseEntity<String> getCustomer(
          @RequestHeader("User-Agent")
            String userAgent,
          @RequestHeader(value = "user-preference",
                         required = false)
            String userPreference) {
           try {
              /* Carry user-agent as baggage */
              tracer.activeSpan()
                .setBaggageItem("user-agent", userAgent);
              if (userPreference != null &&
                  !userPreference.isEmpty()) {
                  tracer.activeSpan().setBaggageItem(
                    "user-preference", userPreference);
              }
              ResponseEntity<String> responseEntity =
                restTemplate.getForEntity(remoteURL, String.class);
              String response = responseEntity.getBody();
              return ResponseEntity.ok(String.format(
                RESPONSE_STRING_FORMAT, response.trim()));
            } catch (HttpStatusCodeException ex) {...
            } catch (RestClientException ex) {...}
} 

異常處理部分我們暫且省略。你可以看到，這個HTTP端點只是簡單地呼叫了由 remoteURL指定的preference服務，並將preference服務的回覆加上一個固定字串RESPONSE_STRING_FORMATI再返回。注意，這裡除了Spring RestTemplate之外沒用到其它庫。我們沒有做更多的封裝比如斷路器、重試、客戶端側的負載均衡等等。我們也沒有新增額外的請求跟蹤和映象功能。只有最純粹的程式碼！我們就是希望你寫出強壯的業務邏輯程式碼，而不用新增對應用網路的處理程式碼。 

在前面的例子中，我們暫時略過了異常處理部分，但這部分也是非常重要的。大多數程式語言提供了探測和處理異常的機制。當你在程式碼中呼叫一個可能會失敗的函式時，你需要關注所丟擲的異常並進行適當的處理。在customer HTTP端點這個例子中，你試圖通過網路呼叫preference服務。這個呼叫可能會失敗，因此你需要將呼叫程式碼封裝進異常處理程式碼塊。在異常處理部分，你可以做各種有趣的應對措施，比如從快取中讀取資料或呼叫另一個函式。有時，開發人員會在獲取不到preference服務的返回時返回已快取好的資料。 

也許你已經看到下面這句跟“user-agent”有關的程式碼了：

tracer.activeSpan().setBaggageItem("user-agent", userAgent);

Istio允許基於HTTP頭部資訊做路由決策，只有你將HTTP頭部資訊傳入去呼叫服務。在這個例子中，我們需要確保“user-agent”在preference和recommendation中是可見的。第三章的第29頁“基於HTTP頭進行路由”部分會詳細介紹流量控制。 

在我們的customer示例中，我們已經在pox.xml中添加了特定的 opentracing-spring-cloud-starter和jaeger-tracersolver依賴。這些依賴使得你能在Java程式碼中新增與OpenTracing API之間的互動邏輯。 

在本書用到的例子和使用者場景中，我們使用了CNCF聯盟的Jaeger Tracing專案。可訪問其官網去了解它的更多資訊，本書第6章也會介紹Istio的可觀察性。 

大致瀏覽程式碼後，我們可以編譯應用並在Kubernetes/OpenShift叢集中的容器中執行它們了。 

注意：本書主要使用oc而不是kubectl命令列工具。就像OpenShift是Kubernetes的超集一樣，oc還是kubectl的超集。在幾乎所有場景中，兩個命令列的用法完全相同，但是，還有兩個主要場景中它們有些不同。第一個有關OpenShift的專案（project）概念，它對應Kubernetes中的名稱空間（namespace）。第二個跟安全有關，OpenShift中的oc login和minishift預設都是安全的。 

開始部署服務之前，確保你建立了所需的專案，並應用了必要的安全許可權：

oc new-project tutorial
oc adm policy add-scc-to-user privileged -z default -n tutorial

這條oc adm 命令向tutorial名稱空間中的default服務賬號添加了privileged安全上下文限定（SCC）。 

4.2編譯和部署customer服務 

現在，我們來編譯和部署customer服務。先登入進Minishift，再使用下面的命令檢查下你的登入狀態：

oc status
oc whoami

然後確認你的docker工具指向Minishift的Docker守護程序了：

eval $(minishift docker-env)
docker images

你將看到本地Docker守護程序的倉庫中的一些Istio和OpenShift映象。轉至cutomer目錄，編譯程式碼：

cd customer/java/springboot
mvn clean package

現在程式碼編譯好了。下一步是將應用打包為Docker映象，這樣你就能在Kubernetes/OpenShift中執行它了：

docker build -t example/customer .

這會將customer服務打包進一個Docker映象。你可以執行下面的命令來檢視所生成的映象：

docker images | grep example

在cusomter/Kubernetes目錄中，有兩個Kubernetes資原始檔Deployment.yml和Service.yml。現在我們要部署customer微服務，並插入Istio邊車代理。這次我們用手工方式插入邊車。執行下面的命令來插入邊車代理：

istioctl kube-inject -f ../../kubernetes/Deployment.yml

檢查該命令的輸出，並與之前沒修改過的Deployment.yml檔案做對比。你會發現輸出中被添加了以下內容：      

- args:
            - proxy
            - sidecar
            - --configPath
            - /etc/istio/proxy
            - --binaryPath
            - /usr/local/bin/envoy
            - --serviceCluster
            - customer
            - --drainDuration
            - 45s
            - --parentShutdownDuration
            - 1m0s
            - --discoveryAddress
            - istio-pilot.istio-system:15007
            - --discoveryRefreshDelay
            - 1s
            - --zipkinAddress
            - zipkin.istio-system:9411
            - --connectTimeout
            - 10s
            - --proxyAdminPort
            - "15000"
            - --controlPlaneAuthPolicy
            - NONE
            ...
            image: docker.io/istio/proxyv2:1.0.4
            imagePullPolicy: IfNotPresent
            name: istio-proxy

其中你能看到第二個容器被插入了，其名稱為istio-proxy。現在可以建立新的部署和Kubernetes服務了：

oc apply -f <(istioctl kube-inject -f ../../kubernetes/Deployment.yml) -n tutorial
oc create -f ../../kubernetes/Service.yml -n tutorial

新的pod被創建出來了：

oc get pods
NAME                READY     STATUS  RESTARTS  AGE
customer-6564ff969f-jqkkr   2/2       Running   0          2m

因為插入了一個istio-proxy邊車容器，所以你在READY列看到了“2/2”。你還可以用其它命令去檢視更多資訊，比如:

oc get deployment customer -o yaml
oc describe pod customer-6564ff969f-jqkkr
oc logs customer-6564ff969f-jqkkr -c customer

注意oc logs命令中的 –c customer 引數，因為pod中存在兩個容器，因此你需要指定待檢視日誌的容器名稱。

 因為customer服務要在Kubernetes/OpenShift叢集外被訪問，因此需要新增route物件，使用下面的命令：

oc expose service customer
curl customer-tutorial.$(minishift ip).nip.io

這裡我們用的是nip.io服務。在curl命令列的輸出中，你將看到以下錯誤，因為preference和recommendation服務還沒有被部署：

customer => I/O error on GET request for "http://preference:8080": preference: Name or service not known

 現在你可以部署本例中的其它服務了。 

4.3編譯和部署Preference服務 

跟編譯和部署customer服務的方法一樣，本節中你會編譯、打包和部署preference服務：

cd preference/java/springboot
mvn clean package
docker build -t example/preference:v1 .

然後為preference服務插入Istio邊車代理，並建立服務物件：

oc apply -f <(istioctl kube-inject -f ../../kubernetes/Deployment.yml) -n tutorial
oc create -f ../../kubernetes/Service.yml 

現在，再次使用curl工具去訪問customer服務：

curl customer-tutorial.$(minishift ip).nip.io

你依然會看到錯誤，但這次有些不同：

customer => 503 preference => I/O error on GET request for    "http://recommendation:8080": recommendation: Name or...

 這個錯誤是因為preference服務訪問不到recommendation服務。因此，下一步中，我們需要編譯和部署recommendation服務。 

4.4編譯和部署recommendation服務 

要讓這些服務都執行起來的最後一步是部署recommendation服務。為了嘗試不同的做法，我們採用recommendation服務的Vert.x程式碼。跟前述方法一樣，採用以下步驟來編譯、打包和部署recommendation服務：

cd recommendation/java/vertx
mvn clean package
docker build -t example/recommendation:v1 .
oc apply -f <(istioctl kube-inject -f ../../kubernetes/Deployment.yml) -n tutorial
oc create -f ../../kubernetes/Service.yml
oc get pods -w

檢視輸出中READY列為“2/2”。再次用curl訪問customer服務，你會看到更好的結果了：

curl customer-tutorial.$(minishift ip).nip.io
customer => preference => recommendation v1 from '66b7c9779c': 1

成功了！三個服務之間的呼叫鏈如願正常工作了。如果你執行curl多次，你會看到最後面的數字依次遞增。66b7c9779c是recommendation服務的pod的UID。它由Java程式碼從HOSTNAME環境變數中獲取到。從程式碼角度看，pod其實就是一個計算機，程式碼執行在其中。 

執行下面的命令去檢視pod的名稱：

oc get pod -l app=recommendation
NAME                      READY STATUS  RESTARTS AGE
recommendation-v1-66b7c9779c   2/2   Running      0        2m

現在三個服務之間的呼叫沒問題了，接下來，我們將繼續討論Istio的更多核心能力，以及解決服務之間各種問題的強大能力。

 

書籍英文版下載連結為 https://developers.redhat.com/books/introducing-istio-service-mesh-microservices/，作者 Burr Sutter 和 Christian Posta。

 

本中文譯稿版權由本人所有。水平有限，錯誤肯定是有的，還請海涵。

  

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