Question

注意：本书中的 Service Mesh 章节已不再维护，请转到 istio-handbook 中浏览。

本文是在 Kubernetes 集群中，使用 Envoy 来做 mesh，来为一个简单的使用 Python 编写的 Flask 应用程序做反向代理和负载均衡。

注：本教程中的示例来自 envoy-steps，本文中使用的所有的代码和 YAML 配置见 envoy-tutorial。

前提条件

使用 kubernetes-vagrant-centos-cluster 部署 kubernetes 集群，只要启动集群并安装了 CoreDNS 即可，无须安装其他插件。

部署应用

我们首先将应用部署到 Kubernetes 中。

部署 postgres 数据库。

kubectl apply -f postgres

创建 usersvc 镜像。

docker build -t jimmysong/usersvc:step1 .

部署 usersvc。

kubectl apply -f usersvc

查看 uservc 的 ClusterIP 地址。

$ kubectl get svc usersvc
kubectl get svc usersvc
NAME      TYPE        CLUSTER-IP       EXTERNAL-IP   PORT(S)    AGE
usersvc   ClusterIP   10.254.176.248   <none>        5000/TCP   11m

进到 node1 中访问该服务，因为我们要访问的是 ClusterIP，在我们自己的电脑上是无法直接访问的，所以进到虚拟机中操作。

$ vagrant ssh node1
$ curl 10.254.176.248:5000
{
  "hostname": "usersvc-7cf5bb9d85-9gx7w",
  "msg": "user health check OK",
  "ok": true,
  "resolvedname": "172.33.10.7"
}

尝试添加一个名为 Alice 的用户。

$ curl -X PUT -H "Content-Type: application/json" \
    -d '{ "fullname": "Alice", "password": "alicerules" }' \
    10.254.176.248/user/alice

将会看到类似如下的输出。

{
  "fullname": "Alice",
  "hostname": "usersvc-7cf5bb9d85-9gx7w",
  "ok": true,
  "resolvedname": "172.33.10.7",
  "uuid": "EF43B475F65848C6BE708F436305864B"
}

尝试再添加一个名为 Bob 的用户。

$ curl -X PUT -H "Content-Type: application/json" \
    -d '{ "fullname": "Bob", "password": "bobrules" }' \
    10.254.176.248/user/bob

将会看到类似如下的输出。

{
  "fullname": "Bob",
  "hostname": "usersvc-7cf5bb9d85-9gx7w",
  "ok": true,
  "resolvedname": "172.33.10.7",
  "uuid": "6AC944E7D4254D9A811A82C0FDAC3046"
}

当应用部署完毕后，我们该部署 edge envoy 了。

部署 edge envoy

部署 edge envoy 的方式很简单，执行下面的命令。

kubectl apply -f edge-envoy

现在访问 edge envoy 是就可以路由到 usersvc 上的，当然直接访问 usersvc 也是可以的。

我们看下 edge-envoy 的 envoy 配置文件定义。

{
  "listeners": [
    {
      "address": "tcp://0.0.0.0:80",
      "filters": [
        {
          "type": "read",
          "name": "http_connection_manager",
          "config": {
            "codec_type": "auto",
            "stat_prefix": "ingress_http",
            "route_config": {
              "virtual_hosts": [
                {
                  "name": "backend",
                  "domains": ["*"],
                  "routes": [
                    {
                      "timeout_ms": 0,
                      "prefix": "/user",
                      "cluster": "usersvc"
                    }
                  ]
                }
              ]
            },
            "filters": [
              {
                "type": "decoder",
                "name": "router",
                "config": {}
              }
            ]
          }
        }
      ]
    }
  ],
  "admin": {
    "access_log_path": "/dev/null",
    "address": "tcp://127.0.0.1:8001"
  },
  "cluster_manager": {
    "clusters": [
      {
        "name": "usersvc",
        "connect_timeout_ms": 250,
        "type": "strict_dns",
        "service_name": "usersvc",
        "lb_type": "round_robin",
        "features": "http2",
        "hosts": [
          {
            "url": "tcp://usersvc:80"
          }
        ]
      }
    ]
  }
}

客户端访问 edge-envoy 的 ClusterIP:8000/user/health 就可以检查节点的健康状况。

部署 usersvc2

删除原来的 usersvc，部署第二版 usersvc2，它与原来的 usersvc 唯一不同的地方是在 entrypoint 中集成了 envoy，查看 Dockerfile 中指定的 entrypoint.sh 的内容便可知。

#!/bin/sh

python /application/service.py &
/usr/local/bin/envoy -c /application/envoy.json

首先删除老的 usersvc。

kubectl delete -f usersvc

使用下面的命令部署 usersvc2，它仍然使用 usersvc 这个 service 名称。

kubectl apply -f usersvc2

Envoy 以 out-of-process 的方式运行，对应用进程没有侵入性，也可以使用 sidecar 的方式运行，让 envoy 与 应用容器运行在同一个 pod 中。

增加 usersvc2 的实例个数。

kubectl scale --replicas=3 deployment/usersvc

此时我们有 3 个 usersvc 实例，现在通过 edge-envoy 的 ClusterIP:8000/user/health 检查节点的健康状况时，是不是会轮询的访问到后端的的 usersvc2 的实例呢？

我们当初在 edge-node 的 envoy.json 中配置过 cluster 的，其中指定了 lb_type 为 round_robin 。

  "cluster_manager": {
    "clusters": [
      {
        "name": "usersvc",
        "connect_timeout_ms": 250,
        "type": "strict_dns",
        "service_name": "usersvc",
        "lb_type": "round_robin",
        "features": "http2",
        "hosts": [
          {
            "url": "tcp://usersvc:80"
          }
        ]
      }
    ]
  }

而且该 serivce_name 也可以被 DNS 正确解析。

root@usersvc-55b6857d44-gcg5c:/application# nslookup usersvc
Server:         10.254.0.2
Address:        10.254.0.2#53

Name:   usersvc.envoy-tutorial.svc.cluster.local
Address: 10.254.123.166

答案是否定的。

虽然通过 DNS 可以正确的解析出 serivce 的 ClusterIP，但是负载均衡不再通过 kube-proxy 实现，所以不论我们访问多少次 edge-envoy 永远只能访问到一个固定的后端 usersvc。

服务发现服务 - SDS

Kubernetes 中的 DNS 可以发现所有 serivce 的 ClusterIP，但是 DNS 中不包括所有 endpoint 地址，我们需要一个 SDS（服务发现服务）来发现服务的所有的 endpoint，我们将修改 lb_type，使用 sds 替代 strict_dns。

执行下面的命令部署 SDS。

kubectl apply -f usersvc-sds

因为在添加了 SDS 之后需要修改 edge-envoy 中的 envoy.josn 配置，在 clusters 字段中增加 sds 信息，我们将所有的配置都写好了，重新打包成了镜像，我们需要先删除之前部署的 edge-envoy。

kubectl delete -f edge-envoy

部署新的 edge-envoy2。

kubectl apply -f edge-envoy2

连续访问 usersvc 12 次看看输出结果如何。

URL=http://172.17.8.101:30800/user/alice
for i in `seq 1 12`;do curl -s $URL|grep "resolvedname"|tr -d " "|tr -d ","|tr -d '"';done

我们可以看到类似如下的输出：

resolvedname:172.33.71.2
resolvedname:172.33.88.2
resolvedname:172.33.10.2
resolvedname:172.33.71.2
resolvedname:172.33.88.2
resolvedname:172.33.10.2
resolvedname:172.33.71.2
resolvedname:172.33.88.2
resolvedname:172.33.10.2
resolvedname:172.33.71.2
resolvedname:172.33.88.2
resolvedname:172.33.10.2

再查看下 usersvc 服务的所有 pod 的 IP 地址。

$ kubectl get pod -l service=usersvc -o wide
NAME                       READY     STATUS    RESTARTS   AGE       IP            NODE
usersvc-55b6857d44-mkfpv   1/1       Running   0          9m        172.33.88.2   node1
usersvc-55b6857d44-q98jg   1/1       Running   0          9m        172.33.71.2   node2
usersvc-55b6857d44-s2znk   1/1       Running   0          9m        172.33.10.2   node3

我们看到 round-robin 负载均衡生效了。

参考

• Part 2: Deploying Envoy with a Python Flask webapp and Kubernetes
• envoy-steps
• kubernetes-vagrant-centos-cluster
• envoy-tutorial