在 GKE 上设置多集群网格

注意： 本指南仅支持使用 Istio API 的 Cloud Service Mesh，不支持 Google Cloud API。如需了解详情，请参阅 Cloud Service Mesh 概览。

本指南介绍如何使用 Mesh CA 或 Istio CA 将两个集群并入单个 Cloud Service Mesh 并启用跨集群负载均衡。您可以轻松扩展此流程，将任意数量的集群整合到网格中。

多集群 Cloud Service Mesh 配置可以满足一些重要企业场景，例如扩缩、位置和隔离。如需了解详情，请参阅多集群用例。

前提条件

本指南假定您有两个或多个满足以下要求的 Google Cloud GKE 集群：

• 使用 asmcli install 在集群上安装了 Cloud Service Mesh 1.11 或更高版本。您需要 asmcli、istioctl 工具以及 asmcli 下载到您运行 asmcli install 时在 --output_dir 中指定的目录的示例。如果需要设置，请按照安装依赖工具并验证集群中的步骤完成以下任务：

  • 安装所需的工具
  • 下载asmcli
  • 授予集群管理员权限
  • 验证项目和集群

• 在配置 Cloud Service Mesh 之前，网格中的集群必须在所有 pod 之间建立连接。此外，如果您要加入的集群不在同一个项目中，则它们必须向同一舰队宿主项目注册，并且这些集群必须位于同一网络的共享 VPC配置中。我们还建议您使用一个项目来托管共享 VPC，并使用两个服务项目来创建集群。如需了解详情，请参阅通过共享 VPC 设置集群。

• 若您使用 Istio CA，请对这两个集群使用相同的自定义根证书。

• 如果您的 Cloud Service Mesh 基于专用集群构建，我们建议您在同一 VPC 中创建单个子网，否则您必须确保：

  1. 控制层面可以通过集群专用 IP 访问远程专用集群控制层面。
  2. 您可以将调用控制层面的 IP 范围添加到远程专用集群的已获授权的网络。如需了解详情，请参阅在专用集群之间配置端点发现。

• API 服务器必须可由多集群网格中的 Cloud Service Mesh 控制平面的其他实例访问。

  • 确保集群已启用全球访问权限。
  • 确保已通过允许列表和主要的已授权网络正确允许 Cloud Service Mesh 控制平面 IP。

设置项目和集群变量

1. 为项目 ID、集群可用区或区域、集群名称和上下文创建以下环境变量。

   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. 如果这些集群是新创建的集群，请确保使用以下 gcloud 命令为每个集群提取凭据，否则其关联的 context 将在本指南的后续步骤中不可用。

   这些命令取决于您的集群类型（区域级或可用区级）：

   区域级

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

   可用区级

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

创建防火墙规则

在某些情况下，您需要创建防火墙规则以允许跨集群流量。例如，在以下情况下，您需要创建防火墙规则：

• 网格中的集群使用不同的子网。
• pod 会打开除 443 和 15002 以外的端口。

GKE 会自动向每个节点添加防火墙规则，以允许同一子网内的流量。如果网格包含多个子网，您必须明确设置防火墙规则以允许跨子网流量。您必须为每个子网添加新的防火墙规则，以允许所有传入流量的来源 IP CIDR 地址块和目标端口。

以下说明允许项目中所有集群之间或仅 $CLUSTER_1 和 $CLUSTER_2 之间进行通信。

1. 收集关于集群的网络的信息。

   所有项目集群

   如果集群位于同一项目中，则可以使用以下命令，允许在项目中的所有集群之间进行通信。如果项目中有您不想公开的集群，请使用特定集群标签页中的命令。

   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}"))
   

   特定集群

   以下命令允许 $CLUSTER_1 和 $CLUSTER_2 之间进行通信，并且不会公开项目中的其他集群。

   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. 创建防火墙规则。

   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
   

配置端点发现

注意：如需详细了解端点发现，请参阅具有多个控制平面的端点发现。

配置端点发现所需的步骤取决于您是要在舰队中的各集群之间应用声明式 API来启用该功能，还是要针对公共集群或专用集群手动启用该功能。

警告：如果在集群之间启用了端点发现，则没有适当的 DNS 配置，集群间服务将无法相互通信。这是因为 GKE 服务依赖于每项服务的完全限定域名 (FQDN) 进行流量路由。您可以启用 DNS 代理以允许集群间发现。DNS 代理会捕获所有 DNS 请求，并使用控制平面中的信息对其进行解析。

在公共集群之间配置端点发现

如需在 GKE 集群之间配置端点发现，可以运行 asmcli create-mesh。此命令会执行以下操作：

• 将所有集群注册到同一舰队。
• 将网格配置为信任舰队工作负载身份。
• 创建远程 Secret。

您可以指定每个集群的 URI 或 kubeconfig 文件的路径。

集群 URI

在以下命令中，将 FLEET_PROJECT_ID 替换为舰队宿主项目的项目 ID，将集群 URI 替换为每个集群的集群名称、可用区或区域以及项目 ID。此示例仅显示两个集群，但您可以运行命令以在其他集群上启用端点发现，具体取决于您可以添加到舰队的最大允许集群数。

./asmcli create-mesh \
    FLEET_PROJECT_ID \
    ${PROJECT_1}/${LOCATION_1}/${CLUSTER_1} \
    ${PROJECT_2}/${LOCATION_2}/${CLUSTER_2}

kubeconfig 文件

在以下命令中，将 FLEET_PROJECT_ID 替换为舰队宿主项目的项目 ID，将 PATH_TO_KUBECONFIG 替换为每个 kubeconfig 文件的路径。此示例仅显示两个集群，但您可以运行命令以在其他集群上启用端点发现，具体取决于您可以添加到舰队的最大允许集群数。

./asmcli create-mesh \
    FLEET_PROJECT_ID \
    PATH_TO_KUBECONFIG_1 \
    PATH_TO_KUBECONFIG_2

在专用集群之间配置端点发现

1. 配置远程 Secret 以使有权访问一个集群的 API 服务器能够访问另一个集群的 Cloud Service Mesh 控制平面。这些命令取决于您的 Cloud Service Mesh 类型（集群内或代管式）：

   注意：确保使用 istioctl 从您在运行 asmcli install 安装时指定的 --output_dir 位置运行以下命令，方法是以 ../output_dir/istioctl 方式执行 istioctl 命令。

   A. 对于集群内 Cloud Service Mesh，您必须配置专用 IP 而不是公共 IP，因为公共 IP 无法访问：

   PRIV_IP=`gcloud container clusters describe "${CLUSTER_1}" --project "${PROJECT_1}" \
    --zone "${LOCATION_1}" --format "value(privateClusterConfig.privateEndpoint)"`
   
   ./istioctl x create-remote-secret --context=${CTX_1} --name=${CLUSTER_1} --server=https://${PRIV_IP} > ${CTX_1}.secret
   

   PRIV_IP=`gcloud container clusters describe "${CLUSTER_2}" --project "${PROJECT_2}" \
    --zone "${LOCATION_2}" --format "value(privateClusterConfig.privateEndpoint)"`
   
   ./istioctl x create-remote-secret --context=${CTX_2} --name=${CLUSTER_2} --server=https://${PRIV_IP} > ${CTX_2}.secret
   

   B. 对于托管式 Cloud Service Mesh：

   PUBLIC_IP=`gcloud container clusters describe "${CLUSTER_1}" --project "${PROJECT_1}" \
    --zone "${LOCATION_1}" --format "value(privateClusterConfig.publicEndpoint)"`
   
   ./istioctl x create-remote-secret --context=${CTX_1} --name=${CLUSTER_1} --server=https://${PUBLIC_IP} > ${CTX_1}.secret
   

   PUBLIC_IP=`gcloud container clusters describe "${CLUSTER_2}" --project "${PROJECT_2}" \
    --zone "${LOCATION_2}" --format "value(privateClusterConfig.publicEndpoint)"`
   
   ./istioctl x create-remote-secret --context=${CTX_2} --name=${CLUSTER_2} --server=https://${PUBLIC_IP} > ${CTX_2}.secret
   

2. 将新 Secret 应用到集群中：

   kubectl apply -f ${CTX_1}.secret --context=${CTX_2}
   

   kubectl apply -f ${CTX_2}.secret --context=${CTX_1}
   

为专用集群配置授权网络

仅当您的网格符合以下所有条件时，才应遵循此部分：

• 您使用的是专用集群。
• 这些集群不属于同一个子网。
• 集群已启用已获授权的网络。

部署多个专用集群时，每个集群中的 Cloud Service Mesh 控制平面都需要调用远程集群的 GKE 控制平面。要允许流量，您需要将调用集群中的 pod 地址范围添加到远程集群的授权网络。

1. 获取每个集群的 pod IP CIDR 地址块：

   POD_IP_CIDR_1=`gcloud container clusters describe ${CLUSTER_1} --project ${PROJECT_1} --zone ${LOCATION_1} \
     --format "value(ipAllocationPolicy.clusterIpv4CidrBlock)"`
   

   POD_IP_CIDR_2=`gcloud container clusters describe ${CLUSTER_2} --project ${PROJECT_2} --zone ${LOCATION_2} \
     --format "value(ipAllocationPolicy.clusterIpv4CidrBlock)"`
   

2. 将 Kubernetes 集群 pod IP CIDR 地址块添加到远程集群：

   EXISTING_CIDR_1=`gcloud container clusters describe ${CLUSTER_1} --project ${PROJECT_1} --zone ${LOCATION_1} \
    --format "value(masterAuthorizedNetworksConfig.cidrBlocks.cidrBlock)"`
   gcloud container clusters update ${CLUSTER_1} --project ${PROJECT_1} --zone ${LOCATION_1} \
   --enable-master-authorized-networks \
   --master-authorized-networks ${POD_IP_CIDR_2},${EXISTING_CIDR_1//;/,}
   

   EXISTING_CIDR_2=`gcloud container clusters describe ${CLUSTER_2} --project ${PROJECT_2} --zone ${LOCATION_2} \
    --format "value(masterAuthorizedNetworksConfig.cidrBlocks.cidrBlock)"`
   gcloud container clusters update ${CLUSTER_2} --project ${PROJECT_2} --zone ${LOCATION_2} \
   --enable-master-authorized-networks \
   --master-authorized-networks ${POD_IP_CIDR_1},${EXISTING_CIDR_2//;/,}
   

   如需了解详情，请参阅创建具有授权网络的集群。

3. 验证授权网络是否已更新：

   gcloud container clusters describe ${CLUSTER_1} --project ${PROJECT_1} --zone ${LOCATION_1} \
    --format "value(masterAuthorizedNetworksConfig.cidrBlocks.cidrBlock)"
   

   gcloud container clusters describe ${CLUSTER_2} --project ${PROJECT_2} --zone ${LOCATION_2} \
    --format "value(masterAuthorizedNetworksConfig.cidrBlocks.cidrBlock)"
   

启用控制平面全球访问权限

仅当您的网格符合以下所有条件时，才应遵循此部分：

• 您使用的是专用集群。
• 网格中的集群使用不同的区域。

您必须启用控制平面全球访问权限，以允许每个集群中的 Cloud Service Mesh 控制平面调用远程集群的 GKE 控制平面。

1. 启用控制平面全球访问权限：

   gcloud container clusters update ${CLUSTER_1} --project ${PROJECT_1} --zone ${LOCATION_1} \
    --enable-master-global-access
   

   gcloud container clusters update ${CLUSTER_2} --project ${PROJECT_2} --zone ${LOCATION_2} \
    --enable-master-global-access
   

2. 验证控制平面是否已启用访问权限：

   gcloud container clusters describe ${CLUSTER_1} --project ${PROJECT_1} --zone ${LOCATION_1}
   

   gcloud container clusters describe ${CLUSTER_2} --project ${PROJECT_2} --zone ${LOCATION_2}
   

   输出中的 privateClusterConfig 部分显示 masterGlobalAccessConfig 的状态。

验证多集群连接

平台说明：仅当您使用的是集群内控制平面时，以下步骤才适用。对于托管式 Cloud Service Mesh，请参阅注入边车代理或应用代管式数据平面。

本部分介绍如何将示例 HelloWorld 和 Sleep 服务部署到多集群环境，以验证跨集群负载均衡可正常工作。

注意 ：这些示例服务位于 istioctl tar 归档文件包含的 Istio samples 目录（位于 OUTPUT_DIR/istio-${ASM_VERSION%+*}/samples）中，而不是 asmcli 下载的 samples 目录（位于 OUTPUT_DIR/samples）中。

设置示例目录的变量

1. 前往 asmcli 的下载位置，然后运行以下命令以设置 ASM_VERSION

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

2. 将工作文件夹设置为用于验证跨集群负载均衡是否正常工作的示例。这些示例位于您在 asmcli install 命令中指定的 --output_dir 目录的子目录中。在以下命令中，将 OUTPUT_DIR 更改为您在 --output_dir 中指定的目录。

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

启用边车注入

1. 在每个集群中创建示例命名空间。

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

2. 在创建的命名空间中启用 Sidecar 注入。

   推荐：运行以下命令可将默认注入标签应用于命名空间：

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

   我们建议您使用默认注入，但也支持基于修订版本的注入：请按照以下说明操作：

   1. 使用以下命令查找 istiod 的修订版本标签：

      kubectl get deploy -n istio-system -l app=istiod -o \
          jsonpath={.items[*].metadata.labels.'istio\.io\/rev'}'{"\n"}'
      

   2. 将修订版本标签应用于命名空间。在以下命令中，REVISION_LABEL 是您在上一步中记下的 istiod 修订版本标签的值。

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

安装 HelloWorld 服务

注意：HelloWorld 服务示例使用 Docker Hub。默认情况下，在专用集群中，容器运行时可以从 Artifact Registry 中拉取容器映像。容器运行时无法从互联网上的任何其他容器映像注册表中拉取映像。您可以下载映像并推送到 Artifact Registry，或使用 Cloud NAT 为某些专用节点提供出站互联网访问权限。如需了解详情，请参阅迁移外部容器和创建专用集群。

• 在这两个集群中创建 HelloWorld 服务：

  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
  

将 HelloWorld v1 和 v2 部署到每个集群

1. 将 HelloWorld v1 部署到 CLUSTER_1，并将 v2 部署到 CLUSTER_2，这可帮助以后验证跨集群负载均衡：

   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. 使用以下命令确认 HelloWorld v1 和 v2 正在运行。验证输出是否如下所示：

   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 服务

1. 将 Sleep 服务部署到这两个集群。此 pod 将出于演示目的生成虚假网络流量：

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

2. 等待在每个集群中启动 Sleep 服务。验证输出是否如下所示：

   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

验证跨集群负载均衡

多次调用 HelloWorld 服务，并检查输出以验证来自 v1 和 v2 的交替回复：

1. 调用 HelloWorld 服务：

   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'
   

   输出类似于如下所示内容：

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

2. 再次调用 HelloWorld 服务：

   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'
   

   输出类似于如下所示内容：

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

恭喜，您已成功验证负载均衡的多集群 Cloud Service Mesh！

清理 HelloWorld 服务

完成负载均衡验证后，请从集群中移除 HelloWorld 和 Sleep 服务。

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