如何利用Kubernetes和Istio实现蓝绿部署？

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了如何利用Kubernetes和Istio实现蓝绿部署？相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

Istio是第二代Service Mesh（服务网格）的主流方案之一，它的设计初衷在于加强微服务之间通信的稳定性，透明度和安全性。Istio拦截部署在容器平台（如Kubertenes）服务的内部外部流量。

虽然Istio支持如加密服务间的通信，参数日志自动收集，加强的访问控制策略，限速，配额管理等诸多功能，我们此次教程只专注于流量管理这个特性。

Istio使得DevOps团队通过创建规则，让流量可以被智能的路由到内部的服务。Istio也使得类似熔断，超时，重试这样的服务属性相关的设置变得极为简单，也可以通过一系列的参数设置实现蓝绿部署和金丝雀实施（canary rollouts）。

这个教程的目标就是帮助你理解如何配置Istio实现Kubernetes平台上微服务的蓝绿部署。你只要具备Kubenetes pods ，service相关的基础知识，就能看懂这个教程。我们会从Minikube到Istio再到简单的应用，逐一进行配置。

这个教程会分成四个步骤：Minikube的安装；Istio的安装和验证；同一个应用的两个不同版本的安装以及蓝绿部署服务的最终配置。我们已经准备好了两个简单的容器镜像，他们分别用于表蓝色（V1）和绿色（V2）的发布。

第一步：安装Minikube

如何利用Kubernetes和Istio实现蓝绿部署？


为了减少依赖性，我们用Minikube作为实验平台。因为我们需要对Minikube做定制的配置，所以先删除现有的配置然后设置一些参数并重启集群。 

 
   
   
 
    
  
    
    
  
  1. $ minikube start --memory=8192 --cpus=4 --kubernetes-version=v1.10.0 
    2. 
  
    
    
  
  2. --extra-config=controller-manager.cluster-signing-cert-file="/var/lib/localkube/certs/ca.crt" 
    3. 
  
    
    
  
  3. --extra-config=controller-manager.cluster-signing-key-file="/var/lib/localkube/certs/ca.key" 
    4. 
  
    
    
  
  4. --vm-driver=virtualbox
    5.

在Minikube中运行Istio需要至少8GB内存和四核CPU。这里我们等待集群启动。 

如何利用Kubernetes和Istio实现蓝绿部署？

第二步：安装 Istio

如何利用Kubernetes和Istio实现蓝绿部署？


Kubernetes启动以后，开始安装Istio。我们通过下面的步骤来做配置。 

 
   
   
 
    
  
    
    
  
  1. $ curl -L https://git.io/getLatestIstio | sh -
    2.

你会发现一个叫istio-1.0.2的文件夹，所有的命令也都在这个目录下运行。可以把istio-1.0.2/bin这个目录加到PATH变量中，这样敲命令就更简单了。

既然我们已经在Minikube中运行了Istio，进行下一步之前我们还需要做个小调整：把Ingress网关的服务类型从LoadBalancer改成NodePort。

打开istio-1.0.2/install/kubernetes/istio-demo.yaml，搜索LoadBalancer关键字，然后把它改成NodePort。 

如何利用Kubernetes和Istio实现蓝绿部署？

Istio有很多针对Kubernetes的自定义资源类型Custom Resource Definitions（CRD）。这些资源类型帮助我们利用kubectl操作虚拟服务，规则，网关以及其他Istio相关的对象。在部署Service Mesh（服务网格）之前，我们先要安装自定义资源类型。 

 
   
   
 
    
  
    
    
  
  1. $ kubectl apply -f install/kubernetes/helm/istio/templates/crds.yaml
    2.

最终我们开始在Kubernetes上安装Istio。 

 
   
   
 
    
  
    
    
  
  1. $ kubectl apply -f install/kubernetes/istio-demo.yaml
    2.

上面的步骤创建了一个叫istio-system的新命名空间，在这个命名空间里我们会继续部署更多的对象。 

如何利用Kubernetes和Istio实现蓝绿部署？

我们能发现很多服务都在istio-system这个命名空间中自动创建了。 

如何利用Kubernetes和Istio实现蓝绿部署？

几分钟以后，你会看到Istio部署了很多Pod。我们可以通过运行kubectl get pods -n=istio-system来验证。
 
如何利用Kubernetes和Istio实现蓝绿部署？

当所有的Pod状态都是运行或者完成的状态，就意味着已经成功的安装和配置了Istio。

现在我们就已经可以开始部署和配置蓝绿服务的参数了。

第三步：部署同一个应用的两个版本

如何利用Kubernetes和Istio实现蓝绿部署？


我们构建了简单的基于nginx的Docker镜像来作为应用案例：janakiramm/myapp:v1和janakiramm/myapp:v2。部署完成之后，这两个版本的Nginx会分别显示蓝色或者绿色背景的静态页面。我们用这些图像来完成我们的教程。 

 
   
   
 
    
  
    
    
  
  1. apiVersion: v1
    2. 
  
    
    
  
  2. kind: Service
    3. 
  
    
    
  
  3. metadata:
    4. 
  
    
    
  
  4.   name: myapp
    5. 
  
    
    
  
  5.   labels:
    6. 
  
    
    
  
  6.     app: myapp
    7. 
  
    
    
  
  7. spec:
    8. 
  
    
    
  
  8.   type: ClusterIP
    9. 
  
    
    
  
  9.   ports:
    10. 
  
    
    
  
  10.   - port: 80
    11. 
  
    
    
  
  11.     name: http
    12. 
  
    
    
  
  12.   selector:
    13. 
  
    
    
  
  13.     app: myapp
    14. 
  
    
    
  
  14. ---
    15. 
  
    
    
  
  15. apiVersion: extensions/v1beta1
    16. 
  
    
    
  
  16. kind: Deployment
    17. 
  
    
    
  
  17. metadata:
    18. 
  
    
    
  
  18.   name: myapp-v1
    19. 
  
    
    
  
  19. spec:
    20. 
  
    
    
  
  20.   replicas: 1
    21. 
  
    
    
  
  21.   template:
    22. 
  
    
    
  
  22.     metadata:
    23. 
  
    
    
  
  23.       labels:
    24. 
  
    
    
  
  24.         app: myapp
    25. 
  
    
    
  
  25.         version: v1
    26. 
  
    
    
  
  26.     spec:
    27. 
  
    
    
  
  27.       containers:
    28. 
  
    
    
  
  28.       - name: myapp
    29. 
  
    
    
  
  29.         image: janakiramm/myapp:v1
    30. 
  
    
    
  
  30.         imagePullPolicy: IfNotPresent
    31. 
  
    
    
  
  31.         ports:
    32. 
  
    
    
  
  32.         - containerPort: 80
    33. 
  
    
    
  
  33. ---
    34. 
  
    
    
  
  34. apiVersion: extensions/v1beta1
    35. 
  
    
    
  
  35. kind: Deployment
    36. 
  
    
    
  
  36. metadata:
    37. 
  
    
    
  
  37.   name: myapp-v2
    38. 
  
    
    
  
  38. spec:
    39. 
  
    
    
  
  39.   replicas: 1
    40. 
  
    
    
  
  40.   template:
    41. 
  
    
    
  
  41.     metadata:
    42. 
  
    
    
  
  42.       labels:
    43. 
  
    
    
  
  43.         app: myapp
    44. 
  
    
    
  
  44.         version: v2
    45. 
  
    
    
  
  45.     spec:
    46. 
  
    
    
  
  46.       containers:
    47. 
  
    
    
  
  47.       - name: myapp
    48. 
  
    
    
  
  48.         image: janakiramm/myapp:v2
    49. 
  
    
    
  
  49.         imagePullPolicy: IfNotPresent
    50. 
  
    
    
  
  50.         ports:
    51. 
  
    
    
  
  51.         - containerPort: 80
    52.

你可以从GitHub[1]获得相关的YAML文件。

我们先从创建YAML文件开始，来定义V1和V2版本Nginx的部署，同时也设置集群IP把服务暴露出来。请注意我们用不同的标签来区分Pods——app和版本。因为两次部署的版本号不一样，app名字可以相同。

这是Istio所希望的，像单一的app那样处理它们，用不同的个版本来区分。

集群的服务定义也是一样的，标签app: myapp关联了基于不同版本所创建的Pod。

通过kubectl来创建deployment和service。注意deployment和service是Kubernetes的相关术语，和Istio没有关系。唯一和Istio的关联是我们为deployment和service创建标签的方式。 

 
   
   
 
    
  
    
    
  
  1. $ kubectl apply -f myapp.yaml
    2.


如何利用Kubernetes和Istio实现蓝绿部署？

配置Istio之前，我们先来检查一下app的版本。我们可以通过port-forward deployments访问Pod。通过运行下面的命令访问V1的8080端口。准备好CTRL+C吧。 

 
   
   
 
    
  
    
    
  
  1. $ kubectl port-forward deployment/myapp-v1 8080:80
    2.


如何利用Kubernetes和Istio实现蓝绿部署？

运行下面的命令访问V2的8081端口，继续CTRL+C。 

 
   
   
 
    
  
    
    
  
  1. $ kubectl port-forward deployment/myapp-v2 8081:80
    2.


如何利用Kubernetes和Istio实现蓝绿部署？

第四步：配置蓝绿部署

如何利用Kubernetes和Istio实现蓝绿部署？


我们的实验目标是让流量有选择的访问某一个部署，而且不能有服务停止。为了达到这目的，我们要告诉Istio依照权重来路由流量。

为了达到这个效果我们需要设置三个对象：

网关

Istio网关描述了在网格边界的负载均衡器如何处理进出的HTTP/TCP连接。着重描述了哪些端口应该被暴露出来，有哪些协议可以用，负载均衡器的SNI配置等等。接下来，我们把网关指向默认的Ingress网关，它在Istio安装的时候就被创建出来了。

让我们来创建网关。 

 
   
   
 
    
  
    
    
  
  1. apiVersion: networking.istio.io/v1alpha3
    2. 
  
    
    
  
  2. kind: Gateway
    3. 
  
    
    
  
  3. metadata:
    4. 
  
    
    
  
  4.   name: app-gateway
    5. 
  
    
    
  
  5. spec:
    6. 
  
    
    
  
  6.   selector:
    7. 
  
    
    
  
  7.     istio: ingressgateway
    8. 
  
    
    
  
  8.   servers:
    9. 
  
    
    
  
  9.   - port:
    10. 
  
    
    
  
  10.       number: 80
    11. 
  
    
    
  
  11.       name: http
    12. 
  
    
    
  
  12.       protocol: HTTP
    13. 
  
    
    
  
  13.     hosts:
    14. 
  
    
    
  
  14.     - "*"
    15.

目的地规则

Istio目的地规则定义了流量被路由以后访问服务的规则。请注意在Kubernete中这个规则是如何利用标签来声明的。 

 
   
   
 
    
  
    
    
  
  1. apiVersion: networking.istio.io/v1alpha3
    2. 
  
    
    
  
  2. kind: DestinationRule
    3. 
  
    
    
  
  3. metadata:
    4. 
  
    
    
  
  4.   name: myapp
    5. 
  
    
    
  
  5. spec:
    6. 
  
    
    
  
  6.   host: myapp
    7. 
  
    
    
  
  7.   subsets:
    8. 
  
    
    
  
  8.   - name: v1
    9. 
  
    
    
  
  9.     labels:
    10. 
  
    
    
  
  10.       version: v1
    11. 
  
    
    
  
  11.   - name: v2
    12. 
  
    
    
  
  12.     labels:
    13. 
  
    
    
  
  13.       version: v2
    14.

虚拟服务

虚拟服务定义了当主机获得地址以后一系列流量的路由规则。每一条路由规则都定义了某个基于特定协议的流量的匹配规则。当一个流量被匹配了，基于版本，它会被发送到相关的目标服务。

在下面的操作中，我们声明了V1和V2的权重都为50，这就意味着流量会被平均分配。 

 
   
   
 
    
  
    
    
  
  1. apiVersion: networking.istio.io/v1alpha3
    2. 
  
    
    
  
  2. kind: VirtualService
    3. 
  
    
    
  
  3. metadata:
    4. 
  
    
    
  
  4.   name: myapp
    5. 
  
    
    
  
  5. spec:
    6. 
  
    
    
  
  6.   hosts:
    7. 
  
    
    
  
  7.   - "*"
    8. 
  
    
    
  
  8.   gateways:
    9. 
  
    
    
  
  9.   - app-gateway
    10. 
  
    
    
  
  10.   http:
    11. 
  
    
    
  
  11.     - route:
    12. 
  
    
    
  
  12.       - destination:
    13. 
  
    
    
  
  13.           host: myapp
    14. 
  
    
    
  
  14.           subset: v1
    15. 
  
    
    
  
  15.         weight: 50
    16. 
  
    
    
  
  16.       - destination:
    17. 
  
    
    
  
  17.           host: myapp
    18. 
  
    
    
  
  18.           subset: v2
    19. 
  
    
    
  
  19.         weight: 50
    20.

你可以把上面的YAML文件合成一个，同样可以用kubectl运行。你可以在GitHub Gist[2]找到相关的YAML文件。 

 
   
   
 
    
  
    
    
  
  1. $ kubectl apply -f app-gateway.yaml
    2.


如何利用Kubernetes和Istio实现蓝绿部署？

现在我们来继续访问服务，既然我们用了Minikube和NodePort，我们需要知道Ingress网关到底运行在哪个端口。

运行下面的命令来访问Minikube和Ingress port。 

 
   
   
 
    
  
    
    
  
  1. $ export INGRESS_HOST=$(minikube ip)
    2. 
  
    
    
  
    3. 
  
    
    
  
  3. $ export INGRESS_PORT=$(kubectl -n istio-system get service istio-ingressgateway -o jsonpath='{.spec.ports[?(@.name=="http2")].nodePort}')
    4.

如果你能通过浏览器访问URL，你就能看到访问蓝色和绿色的流量是平均分配的。你也可以从终端看到结果。在终端运行下面的命令来看V1和V2的不同反馈。 

 
   
   
 
    
  
    
    
  
  1. while : ;do export GREP_COLOR='1;33';curl -s  192.168.99.100:31380 
    2. 
  
    
    
  
  2.  |  grep --color=always "V1" ; export GREP_COLOR='1;36';
    3. 
  
    
    
  
  3.  curl -s  192.168.99.100:31380 
    4. 
  
    
    
  
  4.  | grep --color=always "vNext" ; sleep 1; done
    5.


如何利用Kubernetes和Istio实现蓝绿部署？

上面的命令在循环运行，现在我们去更改app-gateway.yaml文件，把V1的权重改成0，V2的权重改成100。

提交这个新的配置给Istio。 

 
   
   
 
    
  
    
    
  
  1. $ istioctl replace -f app-gateway.yaml
    2.


如何利用Kubernetes和Istio实现蓝绿部署？

当权重变化以后，100%的流量立即就路由到了V2。这个变化可以从第一个终端窗口看到。 


你可以继续调整权重并观察流量被动态的重新路由，这些调整并没有产生任何服务终止。

流量管理只是Istio的特性之一。接下来的文章中，我们会继续探索Istio的其他功能。

相关链接：

  1. https://gist.github.com/janakiramm/123dc67b78ef187a109e7f928d6a6878

  2. https://gist.github.com/janakiramm/35078d95730745caa62f81d917d6d553


原文链接：https://thenewstack.io/tutorial-blue-green-deployments-with-kubernetes-and-istio/


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以上是关于如何利用Kubernetes和Istio实现蓝绿部署？的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章

Istio实战-Istio 与 Kubernetes 行业主流？

Istio实战-Istio 与 Kubernetes 行业主流？

快手基于 Kubernetes 与 Istio 的容器云落地实践

Istio如何与Kubernetes互送助攻？

如何使用 Istio 的 Prometheus 配置 kubernetes hpa？

使用Go语言操作Istio和其他Kubernetes CRD