如何利用Kubernetes和Istio实现蓝绿部署？

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

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. --extra-config=controller-manager.cluster-signing-cert-file="/var/lib/localkube/certs/ca.crt" \

3. --extra-config=controller-manager.cluster-signing-key-file="/var/lib/localkube/certs/ca.key" \

4. --vm-driver=virtualbox

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。 

第二步：安装 Istio

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 -

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。 

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

最终我们开始在Kubernetes上安装Istio。

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

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。 

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。 

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。 
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

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. kind: Service

3. metadata:

4.  name: myapp

5.  labels:

6.    app: myapp

7. spec:

8.  type: ClusterIP

9.  ports:

10.  - port: 80

11.    name: http

12.  selector:

13.    app: myapp

14. ---

15. apiVersion: extensions/v1beta1

16. kind: Deployment

17. metadata:

18.  name: myapp-v1

19. spec:

20.  replicas: 1

21.  template:

22.    metadata:

23.      labels:

24.        app: myapp

25.        version: v1

26.    spec:

27.      containers:

28.      - name: myapp

29.        image: janakiramm/myapp:v1

30.        imagePullPolicy: IfNotPresent

31.        ports:

32.        - containerPort: 80

33. ---

34. apiVersion: extensions/v1beta1

35. kind: Deployment

36. metadata:

37.  name: myapp-v2

38. spec:

39.  replicas: 1

40.  template:

41.    metadata:

42.      labels:

43.        app: myapp

44.        version: v2

45.    spec:

46.      containers:

47.      - name: myapp

48.        image: janakiramm/myapp:v2

49.        imagePullPolicy: IfNotPresent

50.        ports:

51.        - containerPort: 80

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

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

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

第四步：配置蓝绿部署

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. kind: Gateway

3. metadata:

4.  name: app-gateway

5. spec:

6.  selector:

7.    istio: ingressgateway

8.  servers:

9.  - port:

10.      number: 80

11.      name: http

12.      protocol: HTTP

13.    hosts:

14.    - "*"

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. kind: DestinationRule

3. metadata:

4.  name: myapp

5. spec:

6.  host: myapp

7.  subsets:

8.  - name: v1

9.    labels:

10.      version: v1

11.  - name: v2

12.    labels:

13.      version: v2

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. kind: VirtualService

3. metadata:

4.  name: myapp

5. spec:

6.  hosts:

7.  - "*"

8.  gateways:

9.  - app-gateway

10.  http:

11.    - route:

12.      - destination:

13.          host: myapp

14.          subset: v1

15.        weight: 50

16.      - destination:

17.          host: myapp

18.          subset: v2

19.        weight: 50

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

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)

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

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. |  grep --color=always "V1" ; export GREP_COLOR='1;36';\

3. curl -s  192.168.99.100:31380 \

4. | grep --color=always "vNext" ; sleep 1; done

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

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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