🥇Подготовка на приложение за Istio

Istio е удобен инструмент за свързване, защита и наблюдение на разпределени приложения. Istio използва различни технологии за стартиране и управление на софтуер в мащаб, включително контейнери за пакетиране на код на приложение и зависимости за внедряване, и Kubernetes за управление на тези контейнери. Следователно, за да работите с Istio, трябва да знаете как работи приложение с множество услуги, базирани на тези технологии без Istio. Ако тези инструменти и концепции вече са ви познати, не се колебайте да пропуснете този урок и да преминете направо към раздела Инсталиране на Istio на Google Kubernetes Engine (GKE) или инсталиране на разширение Istio на GKE.

Това е ръководство стъпка по стъпка, в което ще преминем през целия процес от изходния код до контейнера на GKE, за да ви дадем основно разбиране на тези технологии чрез пример. Ще видите също как Istio използва силата на тези технологии. Това предполага, че не знаете нищо за контейнери, Kubernetes, сервизни мрежи или Istio.

задачи

В този урок ще изпълните следните задачи:

Изучаване на просто приложение Hello World с множество услуги.
Стартирайте приложението от изходния код.
Опаковане на приложението в контейнери.
Създаване на Kubernetes клъстер.
Разполагане на контейнери в клъстер.

Преди да започнеш

Следвайте инструкциите, за да активирате API на Kubernetes Engine:

Отидете на Страница на Kubernetes Engine в конзолата на Google Cloud Platform.
Създайте или изберете проект.
Изчакайте, докато API и свързаните услуги се активират. Това може да отнеме няколко минути.
Уверете се, че таксуването е настроено за вашия проект в Google Cloud Platform. Научете как да активирате таксуването.

В този урок можете да използвате Cloud Shell, който подготвя виртуалната машина g1-small в Google Compute Engine с базиран на Debian Linux или компютър с Linux или macOS.

Вариант A: Използване на Cloud Shell

Предимства от използването на Cloud Shell:

Python 2 и Python 3 среди за разработка (включително virtualenv) са напълно конфигурирани.
Инструменти за команден ред gcloud, докер, Git и kubectl, които ще използваме, вече са инсталирани.
Имате няколко за избор текстови редактори:
1. Редактор на кодове, който се отваря с иконата за редактиране в горната част на прозореца на Cloud Shell.
2. Emacs, Vim или Nano, които се отварят от командния ред в Cloud Shell.

Да използвам Облачна обвивка:

Отидете на конзолата на GCP.
преса Активирайте Cloud Shell (Активиране на Cloud Shell) в горната част на прозореца на GCP конзолата.

В долната част GCP конзола Сесия на Cloud Shell с команден ред ще се отвори в нов прозорец.

Вариант Б: Локално използване на инструменти от командния ред

Ако ще работите на компютър с Linux или macOS, ще трябва да конфигурирате и инсталирате следните компоненти:

Персонализирайте Python 3 и Python 2 среда за разработка.
Инсталирайте Cloud SDK с инструмент за команден ред gcloud.
Определен kubectl - инструмент за работа с командния ред Kubernetes.
```
gcloud components install kubectl
```
Определен Docker Community Edition (CE). Ще използвате инструмента за команден ред докерза създаване на изображения на контейнери за примерното приложение.
Инсталирайте инструмента Git контрол на версиитеза да получите примерното приложение от GitHub.

Изтеглете примерен код

Изтеглете изходния код helloserver:

git clone https://github.com/GoogleCloudPlatform/istio-samples

Отидете в директорията с примерен код:
```
cd istio-samples/sample-apps/helloserver
```

Изследване на приложение с множество услуги

Примерното приложение е написано на Python и се състои от два компонента, които си взаимодействат чрез ПОЧИВКА:

сървър: прост сървър с една крайна точка ВЗЕМЕТЕ, /, който отпечатва "hello world" на конзолата.
loadgen: скрипт, който изпраща трафик към сървър, с конфигурируем брой заявки в секунда.

Изпълнение на приложение от изходния код

За да разгледате примерното приложение, стартирайте го в Cloud Shell или на вашия компютър.
1) В каталога istio-samples/sample-apps/helloserver бягай сървър:

python3 server/server.py

При стартиране сървър показва се следното:

INFO:root:Starting server...

2) Отворете друг терминален прозорец, до който да изпращате заявки сървър. Ако използвате Cloud Shell, щракнете върху иконата за добавяне, за да отворите друга сесия.
3) Изпратете заявка до сървър:

curl http://localhost:8080

сървърът отговаря:

Hello World!

4) От директорията, в която сте изтеглили примерния код, отидете до директорията, която съдържа loadgen:

cd YOUR_WORKING_DIRECTORY/istio-samples/sample-apps/helloserver/loadgen

5) Създайте следните променливи на средата:

export SERVER_ADDR=http://localhost:8080
export REQUESTS_PER_SECOND=5

6) Бягайте virtualenv:

virtualenv --python python3 env

7) Активирайте виртуалната среда:

source env/bin/activate

8) Поставете изисквания за loadgen:

pip3 install -r requirements.txt

9) Бягайте loadgen:

python3 loadgen.py

При стартиране loadgen показва нещо като следното съобщение:

Starting loadgen: 2019-05-20 10:44:12.448415
5 request(s) complete to http://localhost:8080

В друг прозорец на терминала сървър извежда следните съобщения на конзолата:

127.0.0.1 - - [21/Jun/2019 14:22:01] "GET / HTTP/1.1" 200 -
INFO:root:GET request,
Path: /
Headers:
Host: localhost:8080
User-Agent: python-requests/2.22.0
Accept-Encoding: gzip, deflate
Accept: */*

От гледна точка на мрежата, цялото приложение работи на един хост (локален компютър или виртуална машина на Cloud Shell). Следователно можете да използвате Localhostза изпращане на заявки до сървър.
10) Да спреш loadgen и сървър, въведете Ctrl-c във всеки терминален прозорец.
11) В прозореца на терминала loadgen деактивирайте виртуалната среда:

deactivate

Опаковане на приложение в контейнери

За да стартирате приложението на GKE, трябва да опаковате примерното приложение − сървър и loadgen - в контейнери. Контейнерът е начин да опаковате приложение, за да го изолирате от неговата среда.

За да опаковате приложение в контейнер, трябва Докер файл. Докер файл е текстов файл, който дефинира команди за изграждане на изходния код на приложението и неговите зависимости Докер изображение. Веднъж изграден, вие качвате изображението в регистър на контейнери като Docker Hub или Регистър на контейнери.

Примерът вече има Докер файл за сървър и loadgen с всички необходими команди за събиране на изображения. По-долу - Докер файл за сървър:

FROM python:3-slim as base
FROM base as builder
RUN apt-get -qq update 
    && apt-get install -y --no-install-recommends 
        g++ 
    && rm -rf /var/lib/apt/lists/*

# Enable unbuffered logging
FROM base as final
ENV PYTHONUNBUFFERED=1

RUN apt-get -qq update 
    && apt-get install -y --no-install-recommends 
        wget

WORKDIR /helloserver

# Grab packages from builder
COPY --from=builder /usr/local/lib/python3.7/ /usr/local/lib/python3.7/

# Add the application
COPY . .

EXPOSE 8080
ENTRYPOINT [ "python", "server.py" ]

Отбор ОТ python:3-slim като основа казва на Docker да използва най-новото Изображение на Python 3 като основа.
Отбор КОПИЕ. . копира изходните файлове в текущата работна директория (само в нашия случай server.py) към файловата система на контейнера.
ВХОДНА ТОЧКА дефинира командата, която се използва за стартиране на контейнера. В нашия случай тази команда е почти същата като тази, която сте използвали за изпълнение server.py от изходния код.
Отбор ЕКСПОЗИЦИЯ показва, че сървър чака данни през порта 8080. Този отбор не е такъв осигурява пристанища. Това е някакъв вид документация, която е необходима за отваряне на порта 8080 при стартиране на контейнера.

Подготовка за контейнеризиране на вашето приложение

1) Задайте следните променливи на средата. Сменете PROJECT_ID към вашия идентификатор на GCP проект.

export PROJECT_ID="PROJECT_ID"

export GCR_REPO="preparing-istio"

Използване на стойности PROJECT_ID и GCR_REPO маркирате изображението на Docker, когато го създавате и го изпращате в частен регистър на контейнери.

2) Задайте GCP проект по подразбиране за инструмента на командния ред gcloud.

gcloud config set project $PROJECT_ID

3) Задайте зоната по подразбиране за инструмента на командния ред gcloud.

gcloud config set compute/zone us-central1-b

4) Уверете се, че услугата Container Registry е активирана в GCP проекта.

gcloud services enable containerregistry.googleapis.com

Сървър за контейнеризация

Отидете в директорията, където се намира примерът сървър:
```
cd YOUR_WORKING_DIRECTORY/istio-samples/sample-apps/helloserver/server/
```
Сглобете изображението с помощта на Докер файл и променливите на средата, които дефинирахте по-рано:
```
docker build -t gcr.io/$PROJECT_ID/$GCR_REPO/helloserver:v0.0.1 .
```

Параметър -t представлява маркера Docker. Това е името на изображението, което използвате, когато разгръщате контейнера.

Качете изображението в регистъра на контейнерите:
```
docker push gcr.io/$PROJECT_ID/$GCR_REPO/helloserver:v0.0.1
```

Контейнеризиране на loadgen

1) Отидете в директорията, където се намира примерът loadgen:

cd ../loadgen

2) Съберете изображението:

docker build -t gcr.io/$PROJECT_ID/$GCR_REPO/loadgen:v0.0.1 .

3) Качете изображението в регистъра на контейнерите:

docker push gcr.io/$PROJECT_ID/$GCR_REPO/loadgen:v0.0.1

Вижте списък с изображения

Прегледайте списъка с изображения в хранилището и проверете дали изображенията са качени:

gcloud container images list --repository gcr.io/$PROJECT_ID/preparing-istio

Командата показва имената на новокачените изображения:

NAME
gcr.io/PROJECT_ID/preparing-istio/helloserver
gcr.io/PROJECT_ID/preparing-istio/loadgen

Създаване на GKE клъстер.

Тези контейнери могат да се изпълняват на виртуална машина Cloud Shell или на компютър с командата докер. Но в производствена среда се нуждаете от начин за централно оркестриране на контейнери. Например, имате нужда от система, която гарантира, че контейнерите винаги работят, и имате нужда от начин за мащабиране и завъртане на допълнителни екземпляри на контейнери, ако трафикът се увеличи.

За да стартирате контейнеризирани приложения, можете да използвате Г.К.Е.. GKE е платформа за оркестриране на контейнери, която агрегира виртуални машини в клъстер. Всяка виртуална машина се нарича възел. Клъстерите GKE са базирани на системата за управление на клъстери Kubernetes с отворен код. Kubernetes предоставя механизми за взаимодействие с клъстера.

Създаване на GKE клъстер:

1) Създайте клъстер:

gcloud container clusters create istioready 
  --cluster-version latest 
  --machine-type=n1-standard-2 
  --num-nodes 4

Отбор gcloud създава istioready клъстер в GCP проекта и зоната по подразбиране, които сте посочили. За да стартирате Istio, препоръчваме да имате поне 4 възела и виртуална машина n1-стандарт-2.

Екипът създава клъстера за няколко минути. Когато клъстерът е готов, командата извежда нещо подобно сообщение.

2) Предоставете идентификационни данни в инструмента на командния ред kubectlза да го използвате за управление на клъстера:

gcloud container clusters get-credentials istioready

3) Сега можете да комуникирате с Kubernetes чрез kubectl. Например, следната команда може да разбере състоянието на възлите:

kubectl get nodes

Командата създава списък с възли:

NAME                                       STATUS   ROLES    AGE    VERSION
gke-istoready-default-pool-dbeb23dc-1vg0   Ready    <none>   99s    v1.13.6-gke.13
gke-istoready-default-pool-dbeb23dc-36z5   Ready    <none>   100s   v1.13.6-gke.13
gke-istoready-default-pool-dbeb23dc-fj7s   Ready    <none>   99s    v1.13.6-gke.13
gke-istoready-default-pool-dbeb23dc-wbjw   Ready    <none>   99s    v1.13.6-gke.13

Ключови концепции на Kubernetes

Диаграмата показва приложение на GKE:

Преди да разположите контейнери в GKE, научете ключовите концепции на Kubernetes. Има връзки в самия край, ако искате да научите повече.

Възли и клъстери. В GKE възелът е виртуална машина. На други платформи Kubernetes възелът може да бъде компютър или виртуална машина. Клъстерът е колекция от възли, които могат да се считат за единична единица, където разгръщате контейнеризирано приложение.
Подс. В Kubernetes контейнерите работят в капсули. Под в Kubernetes е неделима единица. Под съдържа един или повече контейнери. Разполагате сървърни контейнери и loadgen в отделни подс. Когато има няколко контейнера в pod (например сървър на приложения и Прокси сървър), контейнерите се управляват като един обект и споделят ресурси на под.
Внедрявания. В Kubernetes внедряването е обект, който е колекция от идентични подове. Внедряването стартира множество реплики на подове, разпределени между клъстерни възли. Внедряването автоматично заменя подовете, които са се провалили или не реагират.
Услуга Kubernetes. Когато изпълнявате код на приложение в GKE, връзката между loadgen и сървър. Когато сте стартирали услуги на виртуална машина или работен плот на Cloud Shell, сте изпратили заявки до сървър при Localhost: 8080. След като бъдат внедрени в GKE, pods се изпълняват на наличните възли. По подразбиране нямате контрол върху кой възел се изпълнява pod, така че вие подс няма постоянни IP адреси.
За да получите IP адрес за сървър, трябва да дефинирате мрежова абстракция върху подс. Това е, което е Услуга Kubernetes. Услугата Kubernetes предоставя постоянна крайна точка за набор от подове. Има няколко видове услуги. сървър използва LoadBalancer, който предоставя външен IP адрес за контакт сървър извън клъстера.
Kubernetes също има вградена DNS система, която присвоява DNS имена (напр. helloserver.default.cluster.local) услуги. Благодарение на това подовете в клъстера комуникират с други подове в клъстера на постоянен адрес. DNS името не може да се използва извън клъстера, като например в Cloud Shell или на компютър.

Kubernetes се проявява

Когато сте стартирали приложението от източника, сте използвали императивната команда python3

server.py

Императивът предполага глагол: „направи това“.

Kubernetes използва декларативен модел. Това означава, че ние не казваме на Kubernetes точно какво да прави, а по-скоро описваме желаното състояние. Например, Kubernetes стартира и спира подовете според нуждите, за да гарантира, че действителното състояние на системата съответства на желаното състояние.

Вие посочвате желаното състояние в манифести или файлове ЯМЛ. YAML файл съдържа спецификации за един или повече обекти на Kubernetes.

Примерът съдържа YAML файл за сървър и loadgen. Всеки YAML файл указва желаното състояние на обекта за разполагане и услугата Kubernetes.

сървър.yaml

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: helloserver
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: helloserver
  replicas: 1
  template:
    metadata:
      labels:
        app: helloserver
    spec:
      terminationGracePeriodSeconds: 5
      restartPolicy: Always
      containers:
      - name: main
        image: gcr.io/google-samples/istio/helloserver:v0.0.1
        imagePullPolicy: Always

вид показва вида на обекта.
metadata.name указва името на внедряването.
Първо поле спекулация съдържа описание на желаното състояние.
спец.реплики указва желания брой подс.
Раздел спец. шаблон дефинира шаблон на pod. Има поле в спецификацията на под изображение, което указва името на изображението, което трябва да бъде извлечено от регистъра на контейнерите.

Услугата се дефинира, както следва:

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: hellosvc
spec:
  type: LoadBalancer
  selector:
    app: helloserver
  ports:
  - name: http
    port: 80
    targetPort: 8080

LoadBalancer: Клиентите изпращат заявки до IP адреса на балансиращото натоварване, който има постоянен IP адрес и е достъпен извън клъстера.
targetPort: както си спомняте, екипът EXPOSE 8080 в Докер файл не предостави портове. Вие предоставяте порта 8080за да можете да се свържете с контейнера сървър извън клъстера. В нашия случай hellosvc.default.cluster.local:80 (кратко име: hellosvc) съответства на порта 8080 IP адреси на Pod helloserver.
порт: Това е номерът на порта, където други услуги в клъстера ще изпращат заявки.

loadgen.yaml

Обект за разполагане към loadgen.yaml изглежда като сървър.yaml. Разликата е, че обектът за разполагане съдържа раздел Околна среда. Той дефинира променливите на средата, които са необходими loadgen и които сте инсталирали при стартиране на приложението от източника.

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: loadgenerator
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: loadgenerator
  replicas: 1
  template:
    metadata:
      labels:
        app: loadgenerator
    spec:
      terminationGracePeriodSeconds: 5
      restartPolicy: Always
      containers:
      - name: main
        image: gcr.io/google-samples/istio/loadgen:v0.0.1
        imagePullPolicy: Always
        env:
        - name: SERVER_ADDR
          value: "http://hellosvc:80/"
        - name: REQUESTS_PER_SECOND
          value: "10"
        resources:
          requests:
            cpu: 300m
            memory: 256Mi
          limits:
            cpu: 500m
            memory: 512Mi

път loadgen не приема входящи заявки, за полето тип неизвестен ClusterIP. Този тип предоставя постоянен IP адрес, който услугите в клъстера могат да използват, но този IP адрес не е изложен на външни клиенти.

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: loadgensvc
spec:
  type: ClusterIP
  selector:
    app: loadgenerator
  ports:
  - name: http
    port: 80
    targetPort: 8080

Разполагане на контейнери в GKE

1) Отидете в директорията, където се намира примерът сървър:

cd YOUR_WORKING_DIRECTORY/istio-samples/sample-apps/helloserver/server/

2) Отворено сървър.yaml в текстов редактор.
3) Заменете името в полето изображение към името на вашето Docker изображение.

image: gcr.io/PROJECT_ID/preparing-istio/helloserver:v0.0.1

Сменете PROJECT_ID към вашия идентификатор на GCP проект.
4) Запазете и затворете сървър.yaml.
5) Разположете YAML файла в Kubernetes:

kubectl apply -f server.yaml

При успешно завършване командата извежда следния код:

deployment.apps/helloserver created
service/hellosvc created

6) Отидете в директорията, където loadgen:

cd ../loadgen

7) Отворено loadgen.yaml в текстов редактор.
8) Заменете името в полето изображение към името на вашето Docker изображение.

image: gcr.io/PROJECT_ID/preparing-istio/loadgenv0.0.1

Сменете PROJECT_ID към вашия идентификатор на GCP проект.
9) Запазете и затворете loadgen.yaml, затворете текстовия редактор.
10) Разположете YAML файла в Kubernetes:

kubectl apply -f loadgen.yaml

При успешно завършване командата извежда следния код:

deployment.apps/loadgenerator created
service/loadgensvc created

11) Проверете състоянието на капсулите:

kubectl get pods

Командата показва състоянието:

NAME                             READY   STATUS    RESTARTS   AGE
helloserver-69b9576d96-mwtcj     1/1     Running   0          58s
loadgenerator-774dbc46fb-gpbrz   1/1     Running   0          57s

12) Извличане на регистрационни файлове на приложения от под loadgen. Сменете POD_ID към идентификатора от предишния отговор.

kubectl logs loadgenerator-POD_ID

13) Получете външни IP адреси hellosvc:

kubectl get service

Отговорът на командата изглежда по следния начин:

NAME         TYPE           CLUSTER-IP     EXTERNAL-IP     PORT(S)        AGE
hellosvc     LoadBalancer   10.81.15.158   192.0.2.1       80:31127/TCP   33m
kubernetes   ClusterIP      10.81.0.1      <none>          443/TCP        93m
loadgensvc   ClusterIP      10.81.15.155   <none>          80/TCP         4m52s

14) Изпратете заявка до hellosvc: замени EXTERNAL_IP към външен IP адрес hellosvc.

curl http://EXTERNAL_IP

Да вземем Istio

Вече имате приложение, внедрено в GKE. loadgen може да използва Kubernetes DNS (здравейvc:80), за да изпращате заявки до сървъри можете да изпращате заявки до сървър чрез външен IP адрес. Въпреки че Kubernetes има много функции, липсва известна информация за услугите:

Как си взаимодействат услугите? Какви са връзките между услугите? Как преминава трафикът между услугите? Наясно ли сте, че loadgen изпраща заявки до сървър, но си представете, че не знаете нищо за приложението. За да отговорим на тези въпроси, нека да разгледаме списъка с работещи подове в GKE.
Метрика. Колко дълго сървър отговаря на входяща заявка? Колко заявки в секунда се получават от сървъра? Дава ли съобщения за грешка?
Информация за сигурност. Трафик между loadgen и сървър просто минава HTTP или от mTLS?

Istio отговаря на всички тези въпроси. За да направи това, Istio поставя sidecar прокси пратеник във всяка шушулка. Проксито Envoy прихваща целия входящ и изходящ трафик към контейнерите на приложенията. Означава, че сървър и loadgen получавайте чрез sidecar прокси Envoy и целия трафик от loadgen к сървър минава през проксито на Envoy.

Връзките между проксита на Envoy образуват мрежова мрежа на услугата. Сервизната мрежеста архитектура осигурява слой на контрол над Kubernetes.

Тъй като прокситата на Envoy работят в свои собствени контейнери, Istio може да се инсталира върху GKE клъстер без почти никакви промени в кода на приложението. Но вие свършихте малко работа, за да подготвите приложението си за управление от Istio:

Обслужване на всички контейнери. Към внедрявания сървър и loadgen свързан с услугата Kubernetes. Дори loadgen, който не получава входящи заявки, има услуга.
Портовете в услугите трябва да имат имена. Въпреки че сервизните портове могат да бъдат оставени без име в GKE, Istio изисква да ги посочите име на порт в съответствие с неговия протокол. В YAML файла портът за сървър нарича HTTPтъй като сървърът използва протокола HTTP... Ако обслужване използван gRPC, ще назовете порта grpc.
Внедряванията са маркирани. Следователно можете да използвате функциите на Istio за управление на трафика, като например разделяне на трафика между версии на една и съща услуга.

Инсталация

Има два начина за инсталиране на Istio. Мога активирайте Istio на разширение GKE или инсталирайте версията с отворен код на Istio на клъстера. С Istio на GKE можете лесно да управлявате инсталациите и надстройките на Istio през целия жизнен цикъл на клъстера на GKE. Ако искате най-новата версия на Istio или повече контрол върху конфигурацията на контролния панел на Istio, инсталирайте версията с отворен код вместо разширението Istio на GKE. За да вземете решение за подхода, прочетете статията Имам ли нужда от Istio на GKE?.

Изберете опция, прегледайте подходящото ръководство и следвайте инструкциите, за да инсталирате Istio на вашия клъстер. Ако искате да използвате Istio с вашето ново внедрено приложение, активирайте внедряването на кош за пространство от имена подразбиране.

почистване

За да избегнете таксуване на вашия акаунт в Google Cloud Platform за ресурсите, които сте използвали в този урок, изтрийте контейнерния клъстер, след като сте инсталирали Istio и сте играли с примерното приложение. Това ще премахне всички ресурси на клъстера, като изчислителни екземпляри, дискове и мрежови ресурси.

Каква е следващата?

Разгледайте следните технологии:
Разгледайте следните инструменти:
Научете концепциите на Kubernetes:

Източник: www.habr.com

Подготовка на приложение за Istio