Multi-Cluster-GKE-Konfiguration in Anthos Service Mesh

In dieser Anleitung wird erläutert, wie Sie zwei Cluster mit Mesh CA oder Istio CA zu einem einzigen Anthos Service Mesh zusammenführen und das clusterübergreifende Load-Balancing aktivieren. Sie können diesen Prozess problemlos erweitern, um eine beliebige Anzahl von Clustern in Ihr Mesh-Netzwerk einzubinden.

Eine Anthos Service Mesh-Konfiguration mit mehreren Clustern kann in mehreren wichtigen Unternehmensszenarien wie Skalierung, Standortwahl und Isolation eine Lösung sein. Weitere Informationen finden Sie unter Multi-Cluster-Anwendungsfälle. Darüber hinaus sollten Sie Ihre Anwendungen optimieren, um die Vorteile eines Service Mesh optimal zu nutzen. Weitere Informationen finden Sie unter Anwendung für Anthos Service Mesh vorbereiten.

Vorbereitung

In dieser Anleitung wird davon ausgegangen, dass Sie mindestens zwei Google Cloud-GKE-Cluster haben, die folgende Anforderungen erfüllen:

• In den Clustern ist Anthos Service Mesh Version 1.6.8 oder höher installiert.
  • Wenn sich Ihre Cluster im selben Projekt befinden, finden Sie unter Installationsübersicht Informationen zur Installation oder Aktualisierung Ihrer Cluster auf die erforderliche Version.
  • Wenn sich Ihre Cluster in verschiedenen Projekten befinden, lesen Sie Installation und Migration für mehrere Projekte, um Ihre Cluster zu installieren oder auf die erforderliche Version zu aktualisieren.
• Wenn Sie Cluster zusammenführen, die sich nicht im selben Projekt befinden, müssen sie mit dem Profil asm-gcp-multiproject installiert werden. Die Cluster müssen sich zusammen im selben Netzwerk in einer Konfiguration mit freigegebener VPC befinden. Außerdem empfehlen wir, dass Sie ein Projekt zum Hosten der freigegebenen VPC und zwei Dienstprojekte zum Erstellen von Clustern haben. Weitere Informationen finden Sie unter Cluster mit freigegebener VPC einrichten.
• Wenn Sie die Istio-Zertifizierungsstelle nutzen, verwenden Sie für beide Cluster dasselbe benutzerdefinierte Root-Zertifikat.
• Wenn Ihr Anthos Service Mesh auf privaten Clustern basiert, empfehlen wir das Erstellen eines einzelnen Subnetzes in derselben VPC. Andernfalls muss Folgendes gewährleistet sein:
  1. Die Steuerungsebenen können die Steuerungsebenen für private Remote-Cluster über die privaten IP-Adressen von Clustern erreichen.
  2. Sie können den autorisierten Netzwerken der privaten Remote-Cluster IP-Adressbereiche der aufrufenden Steuerungsebenen hinzufügen. Weitere Informationen finden Sie unter Endpunkterkennung zwischen privaten Clustern konfigurieren.

Projekt- und Clustervariablen festlegen

1. Legen Sie einen Arbeitsordner fest. Dies ist der Ordner, in den Sie im vorherigen Schritt Installation von Anthos Service Mesh vorbereiten die Anthos Service Mesh-Dateien heruntergeladen haben.

   export PROJECT_DIR=YOUR_WORKING_FOLDER

2. Erstellen Sie die folgenden Umgebungsvariablen für die Projekt-ID, die Clusterzone oder -region, den Clusternamen und den Kontext.

   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}"
   

3. Wenn es sich um neu erstellte Cluster handelt, müssen Sie mit den folgenden gcloud-Befehlen Anmeldedaten für jeden Cluster abrufen. Andernfalls ist der zugehörige context nicht für die nächsten Schritte dieser Anleitung verfügbar:

   gcloud container clusters get-credentials ${CLUSTER_1}
   gcloud container clusters get-credentials ${CLUSTER_2}
   

Firewallregel erstellen

In einigen Fällen müssen Sie eine Firewallregel erstellen, um clusterübergreifenden Traffic zuzulassen. In folgenden Fällen müssen Sie beispielsweise eine Firewallregel erstellen:

• Sie verwenden unterschiedliche Subnetze für die Cluster in Ihrem Mesh-Netzwerk.
• Ihre Pods öffnen andere Ports als 443 und 15002.

GKE fügt jedem Knoten automatisch Firewallregeln hinzu, die Traffic innerhalb eines Subnetzes zulassen. Wenn Ihr Mesh-Netzwerk mehrere Subnetze enthält, müssen Sie die Firewallregeln explizit so einrichten, dass subnetzübergreifender Traffic zulässig ist. Sie müssen dabei für jedes Subnetz eine neue Firewallregel hinzufügen, die die CIDR-Blöcke der Quell-IP-Adresse und die Zielports des gesamten eingehenden Traffics zulässt.

Die folgende Anleitung ermöglicht die Kommunikation zwischen allen Clustern in Ihrem Projekt oder nur zwischen $CLUSTER_1 und $CLUSTER_2.

1. Sammeln Sie Informationen zum Netzwerk Ihres Clusters.

   Alle Projektcluster

   Wenn sich die Cluster im selben Projekt befinden, können Sie den folgenden Befehl verwenden, um die Kommunikation zwischen allen Clustern in Ihrem Projekt zuzulassen. Wenn in Ihrem Projekt Cluster enthalten sind, die Sie nicht verfügbar machen möchten, verwenden Sie den Befehl auf dem Tab Bestimmte Cluster.

   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}"))
   

   Bestimmte Cluster

   Der folgende Befehl ermöglicht die Kommunikation zwischen $CLUSTER_1 und $CLUSTER_2 und macht keine anderen Cluster in Ihrem Projekt verfügbar.

   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. Firewallregel erstellen

   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
   

Endpunkterkennung zwischen Clustern konfigurieren

Hinweis: Wenn Sie private Cluster nutzen, finden Sie entsprechende Informationen unter Endpunkterkennung zwischen privaten Clustern konfigurieren.

Konfigurieren Sie mit den folgenden Befehlen die Endpunkterkennung für das clusterübergreifende Load-Balancing. Mit diesem Schritt werden folgende Aufgaben ausgeführt:

• Mit dem Befehl istioctl wird ein Secret erstellt, das Zugriff auf den Kube API-Server für einen Cluster gewährt.
• Mit dem Befehl kubectl wird das Secret auf einen anderen Cluster angewendet, sodass der zweite Cluster Dienstendpunkte vom ersten lesen kann.

Hinweis: Für diese Schritte ist das istioctl-Befehlszeilentool erforderlich. Informationen zur Installation finden Sie unter Installationsdatei herunterladen.

istioctl x create-remote-secret --context=${CTX_1} --name=${CLUSTER_1_NAME} | \
  kubectl apply -f - --context=${CTX_2}

istioctl x create-remote-secret --context=${CTX_2} --name=${CLUSTER_2_NAME} | \
  kubectl apply -f - --context=${CTX_1}

Hinweis: Sie können weitere Cluster hinzufügen, indem Sie das in diesem Verfahren beschriebene Muster erweitern. Erstellen Sie beispielsweise mehrere Kontexte (einen pro Cluster), erstellen Sie dann weitere Secrets und wenden Sie diese an. Achten Sie dabei darauf, dass zwischen jedem Cluster ein Secret vorhanden ist.

Endpunkterkennung zwischen privaten Clustern konfigurieren

Wenn Sie private Cluster nutzen, müssen Sie die privaten IP-Adressen der Remote-Cluster anstelle der öffentlichen IP-Adressen konfigurieren, da nicht auf die öffentlichen IP-Adressen zugegriffen werden kann.

Hinweis: Für diese Schritte ist das istioctl-Befehlszeilentool erforderlich. Weitere Informationen zur Installation finden Sie unter Installationsdatei herunterladen.

1. Schreiben Sie die Secrets mit öffentlichen IP-Adressen in temporäre Dateien:

   istioctl x create-remote-secret --context=${CTX_1} --name=${CLUSTER_1_NAME} > ${CTX_1}.secret
   

   istioctl x create-remote-secret --context=${CTX_2} --name=${CLUSTER_2_NAME} > ${CTX_2}.secret
   

2. Rufen Sie die privaten IP-Adressen für die privaten Cluster ab und ersetzen Sie die öffentlichen IP-Adressen durch die Secrets in den temporären Dateien:

   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
   

3. Wenden Sie die neuen Secrets auf die Cluster an:

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

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

Autorisierte Netzwerke für private Cluster konfigurieren

Führen Sie die Schritte dieses Abschnitts nur aus, wenn die folgenden Bedingungen für Ihr Mesh-Netzwerk zutreffen:

• Sie verwenden private Cluster.
• Die Cluster gehören nicht zum selben Subnetz.
• Für die Cluster sind autorisierte Netzwerke aktiviert.

Wenn Sie mehrere Cluster in Anthos Service Mesh bereitstellen, muss Istiod in jedem Cluster die GKE-Steuerungsebene der Remote-Cluster aufrufen. Um Traffic zuzulassen, müssen Sie den autorisierten Netzwerken der Remote-Cluster den Pod-Adressbereich im aufrufenden Cluster hinzufügen.

1. Rufen Sie den CIDR-Block des Pod-IP-Adressbereichs für jeden Cluster ab:

   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. Fügen Sie den Remote-Clustern die CIDR-Blöcke des Pod-IP-Adressbereichs im Kubernetes-Clusters hinzu:

   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//;/,}
   

   Weitere Informationen finden Sie unter Cluster mit autorisierten Netzwerken erstellen.

3. Prüfen Sie, ob die autorisierten Netzwerke aktualisiert wurden:

   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)"
   

Globalen Zugriff auf Steuerungsebene aktivieren

Führen Sie die Schritte dieses Abschnitts nur aus, wenn die folgenden Bedingungen für Ihr Mesh-Netzwerk zutreffen:

• Sie verwenden private Cluster.
• Sie verwenden unterschiedliche Subnetze für die Cluster in Ihrem Mesh-Netzwerk.

Sie müssen den globalen Zugriff auf die Steuerungsebene aktivieren, damit istiod in jedem Cluster die GKE-Steuerungsebene der Remote-Cluster aufrufen kann.

1. Globalen Zugriff auf Steuerungsebene aktivieren

   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. Prüfen Sie, ob der globale Zugriff auf die Steuerungsebene aktiviert ist:

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

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

   Im Abschnitt privateClusterConfig wird in der Ausgabe der Status masterGlobalAccessConfig angezeigt.

Deployment prüfen

In diesem Abschnitt wird erläutert, wie Sie einen HelloWorld-Beispieldienst in Ihrer Multi-Cluster-Umgebung bereitstellen, um zu prüfen, ob das clusterübergreifende Load-Balancing funktioniert.

Sidecar-Injektion aktivieren

1. Verwenden Sie den folgenden Befehl, um den Wert des Überarbeitungslabels des Diensts istiod zu ermitteln, das Sie in späteren Schritten verwenden.

   Hinweis: Wenn Ihre Cluster jeweils unterschiedliche Versionen von Anthos Service Mesh haben, müssen Sie für jeden Cluster den folgenden Befehl ausführen.

   kubectl -n istio-system get pods -l app=istiod --show-labels

   Die Ausgabe sieht dann ungefähr so aus:

   NAME                                READY   STATUS    RESTARTS   AGE   LABELS
   istiod-asm-173-3-5788d57586-bljj4   1/1     Running   0          23h   app=istiod,istio.io/rev=asm-173-3,istio=istiod,pod-template-hash=5788d57586
   istiod-asm-173-3-5788d57586-vsklm   1/1     Running   1          23h   app=istiod,istio.io/rev=asm-173-3,istio=istiod,pod-template-hash=5788d57586
   

   Notieren Sie sich den Wert des Überarbeitungslabels istiod aus der Ausgabe in der Spalte LABELS, das auf das Präfix istio.io/rev= folgt. In diesem Beispiel ist der Wert asm-173-3. Verwenden Sie den Überarbeitungswert in den Schritten im nächsten Abschnitt.

HelloWorld-Dienst installieren

Erstellen Sie den Beispiel-Namespace und die Dienstdefinition in jedem Cluster. Ersetzen Sie im folgenden Befehl REVISION durch das Überarbeitungslabel istiod, das Sie im vorherigen Schritt notiert haben:

Wichtig: Wenn Sie die verwaltete Steuerungsebene "Anthos Service Mesh" verwenden, ersetzen Sie in den folgenden Schritten REVISION durch asm-managed.

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

Dabei ist REVISION das Überarbeitungslabel istiod, das Sie zuvor notiert haben.

Die Ausgabe sieht so aus:

   label "istio-injection" not found.
   namespace/sample labeled
   

Sie können label "istio-injection" not found. ignorieren.

1. Erstellen Sie in beiden Clustern den HelloWorld-Dienst:

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

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

HelloWorld v1 und v2 in jedem Cluster bereitstellen

1. Stellen Sie HelloWorld v1 in CLUSTER_1 und v2 in CLUSTER_2 bereit. Das erleichtert später die Prüfung des clusterübergreifenden Load-Balancings.

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

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

2. Prüfen Sie mit den folgenden Befehlen, ob HelloWorld v1 und v2 ausgeführt werden. Prüfen Sie, ob die Ausgabe in etwa so aussieht:

   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

Sleep-Dienst bereitstellen

1. Stellen Sie den Sleep-Dienst in beiden Clustern bereit. Dieser Pod generiert künstlichen Netzwerktraffic zur Veranschaulichung:

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

2. Warten Sie, bis der Sleep-Dienst in jedem Cluster gestartet wurde. Prüfen Sie, ob die Ausgabe in etwa so aussieht:

   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

Clusterübergreifendes Load-Balancing prüfen

Rufen Sie den HelloWorld-Dienst mehrmals auf und prüfen Sie die Ausgabe, um abwechselnde Antworten von v1 und v2 zu prüfen:

1. Rufen Sie den Dienst HelloWorld auf:

   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}')" \
       -- curl -sS helloworld.sample:5000/hello
   

   Die Ausgabe sollte in etwa so aussehen:

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

2. Rufen Sie den Dienst HelloWorld noch einmal auf:

   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}')" \
       -- curl -sS helloworld.sample:5000/hello
   

   Die Ausgabe sollte in etwa so aussehen:

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

Sie haben Ihr Anthos Service Mesh mit Load-Balancing und mehreren Clustern geprüft.

HelloWorld-Dienst bereinigen

Entfernen Sie nach der Prüfung des Load-Balancings die Dienste HelloWorld und Sleep aus dem Cluster.

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