在 GKE 上设置多集群网格

本指南介绍如何通过 Mesh CAIstio 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:

设置项目和集群变量

  1. 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
    
  2. 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}"
    
  3. 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 $CLUSTER_1$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 $CLUSTER_1$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
    

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:

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。

  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。

  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} --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。

  1. 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
    
  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}
    

验证您的部署

本部分介绍如何将示例 HelloWorldSleep 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

  1. 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。

    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

  1. 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。

    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.

  2. 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. 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 v1v2 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. 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}')" \
        -- 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
    ...
  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}')" \
        -- 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 HelloWorldSleep 服务。

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