體驗 Istio 強大的 Service Mesh 能力

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這是 Will 保哥在 Kubernetes Summit 2020 實戰工作坊體驗 Istio 強大的 Service Mesh 能力的課前準備文件。請有意參加這場實戰工作坊的朋友，請務必事先安裝好實作環境！

回報實作進度: https://github.com/doggy8088/IstioHOL/issues

課前準備

前置條件 (Prerequisites)

本次實戰工作坊需要學員參考本篇文章進行環境設定，以確保實作順利：

Windows
- 作業系統：Windows 10 版本 2004 (Build 19041) 以上
- 安裝 Docker Desktop for Windows 穩定版本 (Stable)
- 請先安裝好 Chocolatey 套件管理器
- 啟用 WSL 2 功能 (Optional)
  - 請記得透過 wsl.exe --set-default-version 2 將之後安裝的 Distro 預設都調整為 WSL 2 版本
  - 官方文件: Windows Subsystem for Linux Installation Guide for Windows 10
  - 可以參考使用 WSL 2 打造優質的多重 Linux 開發環境文章進行調整環境
- 到 Microsoft Store 安裝 Ubuntu 20.04 LTS 應用程式
macOS
- 作業系統：10.13 以上版本 (Catalina, Mojave, or High Sierra)
- 安裝 Docker Desktop on Mac 穩定版本 (Stable)
- 請先安裝好 Homebrew 套件管理器

安裝 KinD 命令列工具

On Mac (homebrew)
```
brew install kind
```

On Windows

使用 Chocolatey 安裝 Kind 套件

choco install kind -y

如果你已經安裝過 Docker Desktop for Windows 的話，請改用以下命令安裝：

choco install kind -i -y

也可透過 PowerShell 下載 Windows 執行檔

curl.exe -Lo kind-windows-amd64.exe https://kind.sigs.k8s.io/dl/v0.9.0/kind-windows-amd64
Move-Item .\kind-windows-amd64.exe c:\some-dir-in-your-PATH\kind.exe

On Linux

curl -Lo ./kind https://kind.sigs.k8s.io/dl/v0.9.0/kind-linux-amd64
chmod +x ./kind
sudo mv ./kind /usr/local/bin/kind

驗證安裝版本

kind --version

kind version 0.9.0

安裝 Kubectl 命令列工具

On Mac (homebrew)
```
brew install kubectl
```

On Windows

choco install kubernetes-cli -y

On Linux

curl -sLO "https://storage.googleapis.com/kubernetes-release/release/$(curl -s https://storage.googleapis.com/kubernetes-release/release/stable.txt)/bin/linux/amd64/kubectl"
chmod +x ./kubectl
sudo mv ./kubectl /usr/local/bin/kubectl

驗證安裝版本

kubectl version --client --short

Client Version: v1.19.1

安裝 kubectx 與 kubens 工具

sudo apt install pkg-config -y

wget https://github.com/ahmetb/kubectx/releases/download/v0.9.1/kubectx_v0.9.1_linux_x86_64.tar.gz
wget https://github.com/ahmetb/kubectx/releases/download/v0.9.1/kubens_v0.9.1_linux_x86_64.tar.gz

sudo tar zxvf kubectx_v0.9.1_linux_x86_64.tar.gz -C /usr/local/bin kubectx
sudo tar zxvf kubens_v0.9.1_linux_x86_64.tar.gz -C /usr/local/bin kubens

sudo git clone https://github.com/ahmetb/kubectx.git /etc/kubectx
COMPDIR=$(pkg-config --variable=completionsdir bash-completion)
sudo ln -sf /etc/kubectx/completion/kubens.bash $COMPDIR/kubens
sudo ln -sf /etc/kubectx/completion/kubectx.bash $COMPDIR/kubectx

rm kubectx_v0.9.1_linux_x86_64.tar.gz kubens_v0.9.1_linux_x86_64.tar.gz

安裝 k9s 工具

wget https://github.com/derailed/k9s/releases/download/v0.21.7/k9s_Linux_x86_64.tar.gz
sudo tar -zxvf k9s_Linux_x86_64.tar.gz -C /usr/local/bin k9s

驗證安裝版本
```
k9s info
```

建立 KinD 叢集

建立一個有 1 個 control-plane nodes 與 1 個 worker nodes 的 KinD 叢集：

先建立 kind-2nodes.yaml 檔案

kind: Cluster
apiVersion: kind.x-k8s.io/v1alpha4
nodes:
- role: control-plane
- role: worker
  extraPortMappings:
  - containerPort: 30080
    hostPort: 80
  - containerPort: 30443
    hostPort: 443
  - containerPort: 32034
    hostPort: 32034
  - containerPort: 30291
    hostPort: 30291
  - containerPort: 31538
    hostPort: 31538
  - containerPort: 31952
    hostPort: 31952
  - containerPort: 31813
    hostPort: 31813

建立叢集

kind create cluster --config ./kind-2nodes.yaml

如果你從 Windows 建立叢集，但想在 WSL 2 操作 kubectl 的話，請執行以下命令：
```
kind export kubeconfig
```

測試 kubectl 叢集連線

kubectl cluster-info
kubectl get nodes

$ kubectl cluster-info
Kubernetes master is running at https://127.0.0.1:25783
KubeDNS is running at https://127.0.0.1:25783/api/v1/namespaces/kube-system/services/kube-dns:dns/proxy

To further debug and diagnose cluster problems, use 'kubectl cluster-info dump'.

$ kubectl get nodes
NAME                  STATUS   ROLES    AGE   VERSION
kind-control-plane   Ready    master   22m   v1.19.1
kind-worker          Ready    <none>   21m   v1.19.1

測試 Kubernetes 與 Networking 可否正常運作

建立 mynginx.yaml 檔案

cat <<EOF > mynginx.yaml
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: web-nginx
  labels:
    app.kubernetes.io/name: nginx
spec:
  type: NodePort
  ports:
    - name: http
      port: 80
      targetPort: http
      nodePort: 30080
  selector:
    app.kubernetes.io/name: nginx
---
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: web-nginx
  labels:
    app.kubernetes.io/name: nginx
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app.kubernetes.io/name: nginx
  replicas: 2
  template:
    metadata:
      labels:
        app.kubernetes.io/name: nginx
    spec:
      containers:
        - name: nginx
          image: docker.io/bitnami/nginx:1.19.1-debian-10-r23
          ports:
            - name: http
              containerPort: 8080
EOF

建立 mynginx 服務

kubectl apply -f mynginx.yaml

測試服務連線是否正常

http://localhost/

移除 mynginx 服務

kubectl delete -f ./mynginx.yaml

Istio 新手上路

安裝 Istio 服務

下載 Istio

curl -sL https://istio.io/downloadIstio | sh -
cd istio-1.*
export PATH=$PWD/bin:$PATH

Downloading istio-1.7.2 from https://github.com/istio/istio/releases/download/1.7.2/istio-1.7.2-linux-amd64.tar.gz ...

Istio 1.7.2 Download Complete!

Istio has been successfully downloaded into the istio-1.7.2 folder on your system.

Next Steps:
See https://istio.io/latest/docs/setup/install/ to add Istio to your Kubernetes cluster.

To configure the istioctl client tool for your workstation,
add the /home/will/build/istio-1.7.2/bin directory to your environment path variable with:
        export PATH="$PATH:/home/will/build/istio-1.7.2/bin"

Begin the Istio pre-installation check by running:
        istioctl x precheck

Need more information? Visit https://istio.io/latest/docs/setup/install/

安裝 Istio 之前的檢查
```
istioctl x precheck
```
安裝 Istio 服務 (Installation Guides)

我們將用 Install with Istioctl 文件的說明進行安裝。

測試環境可以用 demo 這個 Profile 來進行安裝，但正式環境不建議使用 demo Profile 喔！
```
istioctl install --set profile=demo
```
更多 Profile 請參考 Installation Configuration Profiles 文件。

設定 default 這個 namespace 啟用自動注入 Sidecar 的 Label

kubectl label namespace default istio-injection=enabled

列出目前所有 namespace 的 istio-injection 狀態

kubectl get namespace -L istio-injection

部署 Istio 範例應用程式 (bookinfo)

kubectl apply -f samples/bookinfo/platform/kube/bookinfo.yaml

kubectl get services

kubectl get pods

kubectl exec -it $(kubectl get pod -l app=ratings -o jsonpath='{.items[0].metadata.name}') -c ratings -- curl productpage:9080/productpage | grep -o "<title>.*</title>"

開放應用程式給外部網路連線
```
kubectl apply -f samples/bookinfo/networking/bookinfo-gateway.yaml
```
驗證 Istio 設定是否正確 (因為太容易設定錯誤了，特別寫了一個工具專門用來檢查)
```
istioctl analyze
```
決定 ingress 的 IP 與 Ports

先取得 istio-system 負責對外的 istio-ingressgateway 服務資訊
```
kubectl get svc istio-ingressgateway -n istio-system
```
由於 KinD 內的服務沒辦法透過 type: LoadBalancer 取得 IP 地址，因此必須手動改成 type: NodePort 才行！

Service | Kubernetes > Type NodePort

請修改 spec.type 為 NodePort，並調整 .spec.ports[*].nodePort 的 Port 埠號。
- 將 name: http2 的 nodePort 調整為 30080
- 將 name: https 的 nodePort 調整為 30443
在 Windows 10 開啟瀏覽器，透過 Istio Gateway 瀏覽網頁！

當你連到 http://localhost/ 將會看到 HTTP 404 錯誤頁面。

當你連到 http://localhost/productpage 就會看到 BookInfo Sample 的首頁！

重新整理 http://localhost/productpage 網頁可以看到不同的 Book Reviews 內容（來自不同的 Pod 執行結果）

服務監控

安裝 Grafana 與 Prometheus 服務

安裝 Grafana 與 Prometheus

kubectl apply -f samples/addons/prometheus.yaml -f samples/addons/grafana.yaml

開啟 Grafana dashboard 查看 Istio 相關監控數據

透過以下命令可以啟動一個 Proxy 端點，讓你可以透過本機進行瀏覽

請注意：每次執行 istioctl dashboard 可能會產生不同的 Ports
```
$ istioctl dashboard grafana
http://localhost:3000
Failed to open browser; open http://localhost:3000 in your browser.
```

壓力測試

kubectl exec -it $(kubectl get pod -l app=ratings -o jsonpath='{.items[0].metadata.name}') -c ratings -- bash
curl -s productpage:9080/productpage | grep -o "<title>.*</title>"

while true; do curl -s productpage:9080/productpage | grep -o "<title>.*</title>"; done

流量監控

安裝 Kiali 服務

安裝 Kiali 為 Istio Addons
```
kubectl apply -f samples/addons/kiali.yaml
```
如果執行時有出現錯誤訊息，請重新執行一遍。
開啟 Kiali dashboard 查看 Istio 的所有流量資訊

透過以下命令可以啟動一個 Proxy 端點，讓你可以透過本機進行瀏覽

請注意：每次執行 istioctl dashboard kiali 可能會產生不同的 Ports
```
$ istioctl dashboard kiali
http://localhost:20001/kiali
Failed to open browser; open http://localhost:20001/kiali in your browser.
```
參考下圖進行報表顯示設定，對網站進行壓力測試後，就會看見流量的即時動畫！

壓力測試

kubectl exec -it $(kubectl get pod -l app=ratings -o jsonpath='{.items[0].metadata.name}') -c ratings -- bash
curl -s productpage:9080/productpage | grep -o "<title>.*</title>"

while true; do curl -s productpage:9080/productpage | grep -o "<title>.*</title>"; done

清空資源

移除 bookinfo 應用程式

kubectl delete -f samples/bookinfo/platform/kube/bookinfo.yaml

移除 Istio 安裝

kubectl label namespace default istio-injection-
kubectl get namespace -L istio-injection

istioctl x uninstall --purge
kubectl delete namespace istio-system

刪除 kind 叢集

kind delete cluster

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體驗 Istio 強大的 Service Mesh 能力

課前準備

前置條件 (Prerequisites)

安裝 KinD 命令列工具

安裝 Kubectl 命令列工具

安裝 kubectx 與 kubens 工具

安裝 k9s 工具

建立 KinD 叢集

測試 Kubernetes 與 Networking 可否正常運作

Istio 新手上路

安裝 Istio 服務

服務監控

安裝 Grafana 與 Prometheus 服務

流量監控

安裝 Kiali 服務

清空資源

移除 bookinfo 應用程式

移除 Istio 安裝

刪除 kind 叢集

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