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在 GKE 上设置多集群网格

本指南介绍如何通过 Mesh CA 或 Istio CA 将两个集群并入 Anthos 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 Anthos 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 Anthos Service Mesh 1.11 或更高版本。您需要 asmcli 和 istioctl 工具，以及 asmcli 下载到您在运行 asmcli install 时在 --output_dir 中指定的目录的示例。如果需要设置，请按照使用入门中的步骤完成以下任务：
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。此外，我们建议您用一个项目托管共享 VPC，以及两个服务项目用于创建集群的。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 Anthos 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 Anthos Service Mesh 控制层面的其他实例访问。
- 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 Anthos Service Mesh 控制层面 IP。

设置项目和集群变量

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，并更改 ASM_VERSION 以匹配 Anthos Service Mesh 版本，例如：1.11.8-asm.4。
```
export SAMPLES_DIR=OUTPUT_DIR/istio-ASM_VERSION
```

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}"

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。

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}"))

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

在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，但您可以运行此命令在更多集群上启用端点发现，但需遵循 GKE Hub 服务限制。

./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

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 Anthos Service Mesh 控制层面都需要调用远程集群的 GKE 控制层面。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。

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)"`

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。

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。

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

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

验证控制平面是否已启用访问权限：

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

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

输出中的 privateClusterConfig 部分显示 masterGlobalAccessConfig 的状态。

在专用集群之间配置端点发现

使用专用集群时，您必须配置远程集群的专用 IP 而不是公共 IP，因为公共 IP 无法访问。

检索专用集群的专用 IP，然后使用它们替换临时文件夹的 Secret 中的公共 IP：

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

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}

验证您的部署

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。

启用 Sidecar 注入

使用以下命令查找 istiod 服务中使用的修订版本标签值，您将在后续步骤中用到该值。

注意：如果您的集群具有不同的 Anthos Service Mesh 版本，则您必须为每个集群运行以下命令。
```
kubectl -n istio-system get pods -l app=istiod --show-labels
```
输出类似于以下内容：
```
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
```
在输出中的 LABELS 列下，记下 istiod 修订版本标签的值，该值位于前缀 istio.io/rev= 之后。在此示例中，该值为 asm-173-3。在下一部分的步骤中使用该修订版本值。

安装 HelloWorld 服务

在每个集群中创建示例命名空间和服务定义。在以下命令中，将 REVISION 替换为您在上一步中记下的 istiod 修订版本标签。

重要提示 ：如果您使用的是 Anthos Service Mesh 代管式控制平面，请按照以下步骤将 REVISION 替换为 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
```
其中，REVISION 是您之前记下的 istiod 修订版本标签。

输出如下：
```
label "istio-injection" not found.
namespace/sample labeled
```
您可以安全地忽略 label "istio-injection" not found.

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

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

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

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

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：

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

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
...

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

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 Anthos 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}