在代管 Cloud Service Mesh 中設定多叢集網格

Google Cloud 詳情請參閱「Cloud Service Mesh 總覽」。

本指南說明如何使用 Mesh CA 或憑證授權單位服務，將兩個叢集加入單一 Cloud Service Mesh，並啟用跨叢集負載平衡功能。您可以輕鬆擴充這個程序，將任意數量的叢集納入網格中。

多叢集 Cloud Service Mesh 設定可解決多種重要的企業情境，例如規模、位置和隔離。詳情請參閱「多叢集應用實例」。

事前準備

本指南假設您有兩個以上 Google Cloud GKE 叢集符合下列條件：

• 在叢集上安裝 Cloud Service Mesh。您需要 asmcli、istioctl 工具，以及 asmcli 下載至您在 --output_dir 中指定的目錄的範例。
• 您必須先讓網格中的叢集與所有 Pod 建立連線，才能設定 Cloud Service Mesh。此外，如果您加入的叢集不在同一個專案中，則必須註冊至同一個機群主機專案，且叢集必須位於同一個網路的共用虛擬私有雲設定中。此外，我們建議您建立一個專案來主控共用虛擬私有雲，以及兩個服務專案來建立叢集。如需更多資訊，請參閱「透過共用虛擬私人雲端設定叢集」。
• 如果您使用憑證授權單位服務，所有叢集都必須將各自的從屬 CA 集區鏈結至相同的根 CA 集區。否則，所有集區都必須使用相同的 CA 集區。

設定專案和叢集變數

1. 為專案 ID、叢集區或區域、叢集名稱和內容建立下列環境變數。

   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. 如果這些是新建立的叢集，請務必使用下列 gcloud 指令擷取每個叢集的憑證，否則，相關聯的 context 將無法在本指南的後續步驟中使用。

   指令會因叢集類型而異，叢集類型可分為區域或區域叢集：

   區域

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

   可用區

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

建立防火牆規則

在某些情況下，您需要建立防火牆規則，才能允許跨叢集流量。舉例來說，如果您符合下列情況，就需要建立防火牆規則：

• 您會為網格中的叢集使用不同的子網路。
• Pod 開啟的通訊埠不是 443 和 15002。

GKE 會自動在每個節點中新增防火牆規則，允許同一個子網路內的流量。如果網狀網路包含多個子網路，您必須明確設定防火牆規則，允許跨子網路的流量。您必須為每個子網路新增防火牆規則，允許所有傳入流量的來源 IP CIDR 區塊和目標連接埠。

以下說明如何在專案中的所有叢集之間，或僅在 $CLUSTER_1 和 $CLUSTER_2 之間，允許通訊。

1. 收集叢集網路的相關資訊。

   所有專案叢集

   如果叢集位於同一個專案中，您可以使用下列指令，允許專案中所有叢集之間的通訊。如果專案中含有您不想公開的叢集，請使用「Specific clusters」分頁中的指令。

   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}"))
   

   特定叢集

   下列指令可讓 $CLUSTER_1 和 $CLUSTER_2 之間進行通訊，且不會在專案中公開其他叢集。

   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. 建立防火牆規則。

   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
   

設定端點探索作業

注意：如要進一步瞭解端點探索，請參閱「使用多個控制平面進行端點探索」。

警告：如果叢集之間啟用了端點探索，如果沒有適當的 DNS 設定，叢集間的服務就無法彼此通訊。這是因為 GKE 服務會依賴每個服務的完整網域名稱 (FQDN) 進行流量轉送。您可以啟用 DNS 代理伺服器，允許叢集間的探索。DNS 代理程式會擷取所有 DNS 要求，並使用控制平面提供的資訊進行解析。

使用宣告式 API 啟用公開或私人叢集之間的端點探索功能

使用機群 API 啟用受管理的 Cloud Service Mesh 後，就會為這個叢集啟用端點探索功能。如果您使用其他工具佈建代管 Cloud Service Mesh，可以手動在機隊中的公用或私人叢集中啟用端點探索功能，方法是套用 asm-options 設定檔地圖中的設定 "multicluster_mode":"connected"。在同一個機群中，已啟用此設定的叢集會在彼此之間自動啟用跨叢集服務探索功能。

警告： 如果叢集使用現有的叢集內遠端密鑰，請勿使用這個方法。

如果您採用代管 (TD) 控制平面實作項目，這是設定多叢集端點探索功能的唯一方法；如果您採用代管 (Istiod) 實作項目，則這是設定這項功能的建議方式。

請先建立防火牆規則，再繼續操作。

啟用

如果叢集中已存在 asm-options ConfigMap，請為叢集啟用端點探索功能：

      kubectl patch configmap/asm-options -n istio-system --type merge -p '{"data":{"multicluster_mode":"connected"}}'

如果叢集中尚未有 asm-options 設定檔地圖，請使用相關聯的資料建立設定檔地圖，並為叢集啟用端點探索功能：

      kubectl --context ${CTX_1} create configmap asm-options -n istio-system --from-file <(echo '{"data":{"multicluster_mode":"connected"}}')

停用

停用叢集的端點探索功能：

      kubectl patch configmap/asm-options -n istio-system --type merge -p '{"data":{"multicluster_mode":"manual"}}'

如果您未停用端點探索功能，就從機群中取消註冊叢集，秘密可能會留在叢集中。您必須手動清理任何剩餘的機密資料。

1. 執行下列指令，找出需要清除的機密資料：

   kubectl get secrets -n istio-system -l istio.io/owned-by=mesh.googleapis.com,istio/multiCluster=true
   

2. 刪除每個密鑰：

   kubectl delete secret SECRET_NAME
   

   針對其他秘密重複執行這個步驟。

驗證多叢集連線

本節說明如何將範例 HelloWorld 和 Sleep 服務部署至多叢集環境，以驗證跨叢集負載平衡功能是否正常運作。

注意： 這些範例服務位於 istioctl 封存檔 (位於 OUTPUT_DIR/istio-${ASM_VERSION%+*}/samples) 中包含的 Istio samples 目錄中，而非 asmcli 下載的 samples 目錄 (位於 OUTPUT_DIR/samples)。

設定範例目錄的變數

1. 前往下載 asmcli 的位置，然後執行下列指令來設定 ASM_VERSION

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

2. 將工作資料夾設為您用於驗證跨叢集負載平衡功能是否運作的範例。這些樣本位於您在 asmcli install 指令中指定的 --output_dir 目錄中。在下列指令中，將 OUTPUT_DIR 變更為您在 --output_dir 中指定的目錄。

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

啟用補充物注入功能

1. 在每個叢集中建立範例命名空間。

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

2. 啟用要用於插入的命名空間。步驟取決於控制層實作。

   代管 (TD)

   1. 將預設的注入標籤套用至命名空間：

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

   受管理 (Istiod)

   建議做法：執行下列指令，將預設注入標籤套用至命名空間：

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

   如果您是現有的 Managed Istiod 控制平面使用者：建議您使用預設插入作業，但系統也支援以修訂版本為基礎的插入作業。請按照下列操作說明進行：

   1. 執行下列指令，找出可用的發布版本：

      kubectl -n istio-system get controlplanerevision
      

      輸出結果會與下列內容相似：

      NAME                AGE
      asm-managed-rapid   6d7h
      

      注意： 如果先前的清單中出現兩個控制平面修訂版本，請移除其中一個。叢集中不支援多個控制平面管道。

      在輸出內容中，NAME 欄下方的值是修訂版本標籤，對應至 Cloud Service Mesh 版本的發布管道。

   2. 將修訂版本標籤套用至命名空間：

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

安裝 HelloWorld 服務

注意： HelloWorld 服務範例使用 Docker Hub。在私人叢集中，容器執行階段預設可從 Artifact Registry 提取容器映像檔。容器執行階段無法從網際網路上的其他容器映像檔註冊資料庫提取映像檔。您可以下載映像檔並推送至 Artifact Registry，也可以使用 Cloud NAT，為特定私人節點提供連出網際網路的權限。詳情請參閱「遷移外部容器」和「建立私人叢集」。

• 在兩個叢集中建立 HelloWorld 服務：

  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
  

將 HelloWorld v1 和 v2 部署至每個叢集

1. 將 HelloWorld v1 部署至 CLUSTER_1，並將 v2 部署至 CLUSTER_2，以利日後驗證跨叢集負載平衡：

   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. 請使用下列指令確認 HelloWorld v1 和 v2 是否正在執行。確認輸出結果是否類似下列內容：

   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

部署睡眠資料服務

1. 將 Sleep 服務部署至兩個叢集。這個 Pod 會產生人工網路流量，以供示範：

   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 Sleep 服務在各個叢集中啟動。確認輸出結果是否類似下列內容：

   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

驗證跨叢集負載平衡

請多次呼叫 HelloWorld 服務，並查看輸出內容，確認 v1 和 v2 的回覆交替：

1. 呼叫 HelloWorld 服務：

   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'
   

   輸出結果會與下列內容相似：

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

2. 再次呼叫 HelloWorld 服務：

   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'
   

   輸出結果會與下列內容相似：

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

恭喜！您已驗證負載平衡的多叢集 Cloud Service Mesh！

清理 HelloWorld 服務

完成負載平衡驗證後，請從叢集中移除 HelloWorld 和 Sleep 服務。

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