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《云原生网络数据面可观测性最佳实践》——二、全景剖析阿里云容器网络数据链路——6. ASM Istio 模式架构设计（下）

2023-05-21 177
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简介： 《云原生网络数据面可观测性最佳实践》——二、全景剖析阿里云容器网络数据链路——6. ASM Istio 模式架构设计（下）

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《云原生网络数据面可观测性最佳实践》——二、全景剖析阿里云容器网络数据链路——6. ASM Istio 模式架构设计（中）：https://developer.aliyun.com/article/1221373?spm=a2c6h.13148508.setting.16.15f94f0eCydDfj


Bootstrap

Envoy的初始化配置，与前文中的envoy-rev0.json是一致的。其中

drainDuration —— 热重启期间Envoy关闭连接的时间(以秒为单位)，默认是45s

parentShutdownDuration —— 热重启期间，在完全关闭父进程之前，等到的最大时间，默认60s。此数值应该大于drainDuration。

 

terminationDrainDuration —— 默认5s。proxy在关闭之前，允许连接关闭时间。通过前文，我们知道pod流量先过istio再被转发到业务容器。当应用发版时候，如果保证现有连接优雅关闭，保证istio-proxy容器在业务容器完全关闭现有连接后，再退出是发版更新时候需要考虑的问题，此值是实现业务平滑更新需要考虑的。

image.png

static_resources

config_dump中静态资源，是来自envoy-rev0.json，

里面包含了prometheus_stats、agent、sds-grpc、xds-grpc和zipkin等配置。

image.png

dynamic_resources

动态资源，是通过xDS接口下发到每个istio-proxy容器生效的ASM Istio的配置。也是上述reviews dr，vs配置后通过ASM管控侧下发的。我们接下来关注动态资源配置

Listeners

Envoy采用的listener 来接受到达Envoy的流量请求。Listener和IP Sock、Unix Domain Socket绑定，也可以不绑定到具体的端口，而是接收从其他listener转发来的流量。ASM Istio就是利用了Envoy listener的这一特性来实现转发给不同的服务请求交给不同的Listeners来处理。

 

还是以productpage访问reviews来举例，productpage访问的是reviews的9080端口，根据上文我们知道productpage container访问 外部的9080端口会被先转发到15001 端口，所以我们先看下15001的端口listeners。


VirtualOutbound Listeners

Envoy在15001 端口创建了Listeners，所有被iptables转发的对外请求都会被转到envoy的15001 端口。可以从配置看到，envoy接受到了流量后，并不会做相关的业务动作，而是根据 "use_original_dst": true, 这个配置，依据请求的目的端口转发到相应的listeners 进行处理。

image.png 

那么肯定有个疑问了，如果请求的目的端口并没有配置相关的listeners设置，流量该如何进行处理呢？这个取决于outboundTrafficPolicy的配置，详情请见
https://istio.io/latest/docs/reference/config/istio.mesh.v1alpha1/#MeshConfig-OutboundTrafficPolicy-Mode


Name

Description

REGISTRY_ONLY

只有被注册到服务网格集群内的serviceentry才可以被成功转发出去。如果访问的目的端未被注册到服务网格集群内，请求会被转发到BlackHoleCLuster，由于找不到匹配的upstream host，则会被丢弃。

ALLOW_ANY

无论外部请求是否注册，都可以发送到目的地址。如果目的地址未被listeners，则会将流量转发到PassthroughCluster的TCP proxy filter，请求将会被发送到原始目的地址。

 

Outbound Listeners

outbound 监听命名是0.0.0.0_9080，表明发向任何IP地址的9080端口都被此监听涵盖。"bind_to_port”: false此值表明监听没有绑定到tcp端口，流量是有virtualOutbound转发而来的。

 

那么首先我们需要区别这个监听是为了入方向还是出方向呢？对于入方向，流量会经过15006端口的virtualInbound的listeners，是不会进入0.0.0.0_9080的listeners。

image.png

 

从配置上可以看到filter中并没有特殊的志敏筛选条件，说明接受任何流量，其中config_source 为ads，表明这个是来自动态发现。

 

根据前文可以可看到revirews,ratings,details几个service都是9080端口，这些应用都被同一个服务网格注入，那么productpage访问的目的地址的9080，Envoy如何刚知道是哪个service？是如何判断如果目的端口未9080的地址不是网格内，该如何处理呢？通过上图"route_config_name": "9080" 可以看到存在一个‘9080’的路由规则，在这个路由规则中规定不同的请求目的地的不同的处理结果，下一小节我们将讨论。

Route

前文我们已经知道productpage 应用访问reviews的9080端口会被listeners outbound 0.0.0.0_9080 路由规则到 9080的路由。以下是‘9080’ 路由的全部信息。我们可以看到一共有5个virtual_hosts，分别是allow_any、details、productpage、ratings、和reviews。其中后面4个对应4个不同outbound的cluster，allow_any 对应的是PassthroughCluster，当出方向请求找到相应的Cluster规则时候，会采用默认直接通过。

 

可能有小伙伴很奇怪productpage不直接调用ratings服务，为什么productpage envoy配置会包含ratings的信息。

 

这是因为ASM Istio控制面是无法感知到数据面各个服务之间是如何调用的，因此会将所有的配置信息都下发到被注入的envoy里面，这样保证了网格配置的一致性，但是随着网格服务配置的增多，每个envoy接受和本envoy不相关的配置信息就会变多，这样对envoy资源使用会有一定影响，如果小伙伴有很好的envoy开发能力，并且对业务之间调用非常熟悉，想去除掉本pod中envoy无关的规则，可以通过sidecar规则自定义配置对egress和ingress进行调整，详情请见：

https://istio.io/latest/docs/reference/config/networking/sidecar/

{
 "version_info": "2023-01-30T06:25:21Z/19",
 "route_config": {
 "@type": "type.googleapis.com/envoy.config.route.v3.RouteConfiguration",
 "name": "9080",
 "virtual_hosts": [
 {
 "name": "allow_any",
 "domains": [
 "*"
 ],
 "routes": [
 {
 "match": {
 "prefix": "/"
 },
 "route": {
 "cluster": "PassthroughCluster",
 "timeout": "0s",
 "max_grpc_timeout": "0s"
 },
 "name": "allow_any"
 }
 ],
 "include_request_attempt_count": true
 },
 {
 "name": "details.istio-inject.svc.cluster.local:9080",
 "domains": [
 "details.istio-inject.svc.cluster.local",
 "details.istio-inject.svc.cluster.local:9080",
 "details",
 "details:9080",
 "details.istio-inject.svc",
 "details.istio-inject.svc:9080",
 "details.istio-inject",
 "details.istio-inject:9080",
 "192.168.1.125",
 "192.168.1.125:9080"
 ],
 "routes": [
 {
 "match": {
 "prefix": "/"
 },
 "route": {
 "cluster": "outbound|9080||details.istio-inject.svc.cluster.local",
 "timeout": "0s",
 "retry_policy": {
 "retry_on": "connect-failure,refused-stream,unavailable,cancelled,retriable-status-codes",
 "num_retries": 2,
 "retry_host_predicate": [
 {
 "name": "envoy.retry_host_predicates.previous_hosts",
 "typed_config": {
 "@type": "type.googleapis.com/envoy.extensions.retry.host.previous_hosts.v3.PreviousHostsPredicate"
 }
 }
 ],
 "host_selection_retry_max_attempts": "5",
 "retriable_status_codes": [
 503
 ]
 },
 "max_stream_duration": {
 "max_stream_duration": "0s",
 "grpc_timeout_header_max": "0s"
 }
 },
 "decorator": {
 "operation": "details.istio-inject.svc.cluster.local:9080/*"
 },
 "name": "default"
 }
 ],
 "include_request_attempt_count": true
 },
 {
 "name": "istio-ingressgateway.istio-system.svc.cluster.local:9080",
 "domains": [
 "istio-ingressgateway.istio-system.svc.cluster.local",
 "istio-ingressgateway.istio-system.svc.cluster.local:9080",
 "istio-ingressgateway.istio-system",
 "istio-ingressgateway.istio-system:9080",
 "istio-ingressgateway.istio-system.svc",
 "istio-ingressgateway.istio-system.svc:9080",
 "192.168.1.250",
 "192.168.1.250:9080"
 ],
 "routes": [
 {
 "match": {
 "prefix": "/"
 },
 "route": {
 "cluster": "outbound|9080||istio-ingressgateway.istio-system.svc.cluster.local",
 "timeout": "0s",
 "retry_policy": {
 "retry_on": "connect-failure,refused-stream,unavailable,cancelled,retriable-status-codes",
 "num_retries": 2,
 "retry_host_predicate": [
 {
 "name": "envoy.retry_host_predicates.previous_hosts",
 "typed_config": {
 "@type": "type.googleapis.com/envoy.extensions.retry.host.previous_hosts.v3.PreviousHostsPredicate"
 }
 }
 ],
 "host_selection_retry_max_attempts": "5",
 "retriable_status_codes": [
 503
 ]
 },
 "max_stream_duration": {
 "max_stream_duration": "0s",
 "grpc_timeout_header_max": "0s"
 }
 },
 "decorator": {
 "operation": "istio-ingressgateway.istio-system.svc.cluster.local:9080/*"
 "name": "default"
 }
 ],
 "include_request_attempt_count": true
 },
 }, 
 {
 "name": "productpage.istio-inject.svc.cluster.local:9080",
 "domains": [
 "productpage.istio-inject.svc.cluster.local",
 "productpage.istio-inject.svc.cluster.local:9080",
 "productpage",
 "productpage:9080",
 "productpage.istio-inject.svc",
 "productpage.istio-inject.svc:9080",
 "productpage.istio-inject",
 "productpage.istio-inject:9080",
 "192.168.6.226",
 "192.168.6.226:9080"
 ],
 "routes": [
 {
 "match": {
 "prefix": "/"
 },
 "route": {
 "cluster": "outbound|9080||productpage.istio-inject.svc.cluster.local",
 "timeout": "0s",
 "retry_policy": {
 "retry_on": "connect-failure,refused-stream,unavailable,cancelled,retriable-status-codes",
 "num_retries": 2,
 "retry_host_predicate": [
 {
 "name": "envoy.retry_host_predicates.previous_hosts",
 "typed_config": {
 "@type": "type.googleapis.com/envoy.extensions.retry.host.previous_hosts.v3.PreviousHostsPredicate"
 }
 }
 ],
 "host_selection_retry_max_attempts": "5",
 "retriable_status_codes": [
 503
 ]
 },
 "max_stream_duration": {
 "max_stream_duration": "0s",
 "grpc_timeout_header_max": "0s"
 }
 },
 "decorator": {
 "operation": "productpage.istio-inject.svc.cluster.local:9080/*"
 },
 "name": "default"
 }
 ],
 "include_request_attempt_count": true
 },
 {
 "name": "ratings.istio-inject.svc.cluster.local:9080",
 "domains": [
 "ratings.istio-inject.svc.cluster.local",
 "ratings.istio-inject.svc.cluster.local:9080",
 "ratings",
 "ratings:9080",
 "ratings.istio-inject.svc",
 "ratings.istio-inject.svc:9080",
 "ratings.istio-inject",
 "ratings.istio-inject:9080",
 "192.168.1.172",
 "192.168.1.172:9080"
 ],
 "routes": [
 {
 "match": {
 "prefix": "/"
 },
 "route": {
 "cluster": "outbound|9080||ratings.istio-inject.svc.cluster.local",
 "timeout": "0s",
 "retry_policy": {
 "retry_on": "connect-failure,refused-stream,unavailable,cancelled,retriable-status-codes",
 "num_retries": 2,
 "retry_host_predicate": [
 {
 "name": "envoy.retry_host_predicates.previous_hosts",
 "typed_config": {
 "@type": "type.googleapis.com/envoy.extensions.retry.host.previous_hosts.v3.PreviousHostsPredicate"
 }
 }
 ],
 "host_selection_retry_max_attempts": "5",
 "retriable_status_codes": [
 503
 ]
 },
 "max_stream_duration": {
 "max_stream_duration": "0s",
 "grpc_timeout_header_max": "0s"
 }
 },
 "decorator": {
 "operation": "ratings.istio-inject.svc.cluster.local:9080/*"
 },
 "name": "default"
 }
 ],
 "include_request_attempt_count": true
 },
 {
 "name": "reviews.istio-inject.svc.cluster.local:9080",
 "domains": [
 "reviews.istio-inject.svc.cluster.local",
 "reviews.istio-inject.svc.cluster.local:9080",
 "reviews",
 "reviews:9080",
 "reviews.istio-inject.svc",
 "reviews.istio-inject.svc:9080",
 "reviews.istio-inject",
 "reviews.istio-inject:9080",
 "192.168.4.113",
 "192.168.4.113:9080"
 ],
 "routes": [
 {
 "match": {
 "prefix": "/"
 },
 "route": {
 "weighted_clusters": {
 "clusters": [
 {
 "name": "outbound|9080|v1|reviews.istio-inject.svc.cluster.local",
 "weight": 10
 },
 {
 "name": "outbound|9080|v2|reviews.istio-inject.svc.cluster.local",
 "weight": 40
 },
 {
 "name": "outbound|9080|v3|reviews.istio-inject.svc.cluster.local",
 "weight": 50
 }
 ],
 "total_weight": 100
 },
 "timeout": "0s",
 "retry_policy": {
 "retry_on": "connect-failure,refused-stream,unavailable,cancelled,retriable-status-codes",
 "num_retries": 2,
 "retry_host_predicate": [
 {
 "name": "envoy.retry_host_predicates.previous_hosts",
 "typed_config": {
 "@type": "type.googleapis.com/envoy.extensions.retry.host.previous_hosts.v3.PreviousHostsPredicate"
 }
 }
 ],
 "host_selection_retry_max_attempts": "5",
 "retriable_status_codes": [
 503
 ]
 },
 "max_stream_duration": {
 "max_stream_duration": "0s",
 "grpc_timeout_header_max": "0s"
 }
 },
 "metadata": {
 "filter_metadata": {
 "istio": {
 "config": "/apis/networking.istio.io/v1alpha3/namespaces/istio-inject/virtual-service/reviews"
 }
 }
 },
 "decorator": {
 "operation": "reviews:9080/*"
 },
 "name": "route"
 }
 ],
 "include_request_attempt_count": true
 }
 ],
 "validate_clusters": false
 },
 "last_updated": "2023-01-30T06:25:21.804Z"
 },

 我们还是以productpage调用reviews来举例，Envoy 会根据 HTTP header 中的domains 来匹配 VirtualHost中domain，所以可以看到domains中列举了reviews的集群内的长短域名，和svc的地址。match “/” 会路由到三个Cluster "outbound|9080|v1|reviews.istio-inject.svc.cluster.local"、"outbound|9080|v2|reviews.istio-inject.svc.cluster.local"和"outbound|9080|v3|reviews.istio-inject.svc.cluster.local"，权重分别为10，40，50，名称是‘route’，看到这里是不是有点熟悉？

 

对的，这和前文 [1.3 Envoy配置简读-背景] 中 reviews的VS中的设置，故我们在vs中的相关配置信息，最终envoy会转为route的配置加载后生效。

image.png

image.png

 

 

 通过前面我们还可以看到默认超时是0s，默认重试次数是2次，重试条件是"connect-failure,refused-stream,unavailable,cancelled,retriable-status-codes"

 

Cluster

outbound cluster

 

根据上一下小节，productpage访问reviews，会被productpage中的istio-proxy匹配到‘9080’路由-> 依据vs配置的相关信息，进入三个cluster（ "outbound|9080|v1|reviews.istio-inject.svc.cluster.local"、"outbound|9080|v2|reviews.istio-inject.svc.cluster.local"和"outbound|9080|v3|reviews.istio-inject.svc.cluster.local"）中一个。

 

这里我们就以"outbound|9080|v1|reviews.istio-inject.svc.cluster.local"Cluster 为例：

 image.png

image.png

outbound|9080|v1|reviews.istio-inject.svc.cluster.local cluster配置中可以看到，其类型为EDS，即表示该Cluster的endpoint来自于动态发现，动态发现中eds_config则表明是由ads下发的。同样可以看到与前文 [1.3 Envoy配置简读-背景] 中 reviews的dr中的设置熟悉的配置，比如connectionpool，outlierDetection等这些相关配置信息，最终envoy会转为cluster的配置加载后生效。

 

接下来我们稍微探讨下其他几个特殊的cluster。

BlackHoleCluster

Envoy对于找不到后端处理请求的会默认丢弃，所以会有统一的一个blackholecluster，没有任何指明的后端svc。任何无匹配后端的流量会被转发到这个cluster。

image.png


PassthroughCluster

和BlackHoleCluter正好相反，发向PassthroughCluster的请求会被直接发送到器请求连接中的原始目地的，type类型是"type": "ORIGINAL_DST"，表明其发到原始的目的地址：端口

 image.png


Inbound Cluster

inbound Cluster是为了pod上的入方向的请求，对于reviews来说，其对应的Inbound Cluster只有一个inbound|9080。

 image.png


Endpoint

从endpoint文件内容可以看到，

reviews Cluster “outbound|9080|v1|reviews.istio-inject.svc.cluster.local”只有1 个endpoint地址，是reviews-v1-74fb8fdbd8-qwsjq的pod ip 10.0.3.29。

 image.png

image.png

 

至此，我们大概梳理完毕服务网格内两个服务之间访问，istio-proxy日志解读和配置对应关系。

 

6) Tips

前文的config_dump文件太长，解读起来其实比较费力，服务网格提供了asmctl工具可以很方便的去解读listeners，route，cluster，endpoint等，详细信息请见
https://help.aliyun.com/document_detail/313187.html

[root@shycmain ~]# asmctl --asmconfig asmconfig pc listeners productpage-v1-797d845774-dndmk.istio-inject --port 9080
ADDRESS PORT MATCH DESTINATION
0.0.0.0 9080 Trans: raw_buffer; App: HTTP Route: 9080
0.0.0.0 9080 ALL PassthroughCluster
[root@shycmain ~]# asmctl --asmconfig asmconfig pc routes productpage-v1-797d845774-dndmk.istio-inject --name 9080
NOTE: This output only contains routes loaded via RDS.
NAME DOMAINS MATCH VIRTUAL SERVICE
9080 details /*
9080 istio-ingressgateway.istio-system /*
9080 productpage /*
9080 ratings /*
9080 reviews /* reviews.istio-inject
[root@shycmain ~]# asmctl --asmconfig asmconfig pc Cluster productpage-v1-797d845774-dndmk.istio-inject --fqdn reviews.istio-inject.svc.cluster.local
SERVICE FQDN PORT SUBSET DIRECTION TYPE DESTINATION RULE
reviews.istio-inject.svc.cluster.local 9080 - outbound EDS reviews.istio-inject
reviews.istio-inject.svc.cluster.local 9080 v1 outbound EDS reviews.istio-inject
reviews.istio-inject.svc.cluster.local 9080 v2 outbound EDS reviews.istio-inject
reviews.istio-inject.svc.cluster.local 9080 v3 outbound EDS reviews.istio-inject
[root@shycmain ~]# asmctl --asmconfig asmconfig pc endpoint productpage-v1-797d845774-dndmk.istio-inject --Cluster "outbound|9080|v1|reviews.istio-inject.svc.cluster.local"
ENDPOINT STATUS OUTLIER CHECK CLUSTER
10.0.3.29:9080 HEALTHY OK outbound|9080|v1|reviews.istio-inject.svc.cluster.local

 7) 小结

本篇文章主要聚焦ASM Istio服务网格模式下，被注入pod的数据面流量转发链路情况。istio灵活注入实现了在Pod维度对流量的定制化配置和观测性，带来了业务链路角度实现的更多种的可能。在服务网格中配置gateway，virtualservice，destinationrule等规则在通过xDS下发到envoy后，会通过listeners，route、cluster、endpoint等多个环节的最终体现在流量转发规则上。

 

那么在运用ASM遇到不符合预期情况时，这些环节都是需要考虑的方向。ASM 除了流量管理，还有安全，鉴权，可观测方面的便捷运用，这些方面的配置，最终也会体现在相关的网格服务资源配置上，感兴趣的小伙伴可以参考ASM官方文档。

文章标签：
服务网格
C++
Perl
前端开发
容器
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Unix
网络协议
安全
关键词：
云原生架构
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阿里云网络
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【8月更文挑战第30天】在云计算的浪潮中，云原生技术如Kubernetes已成为现代软件部署的核心。本文将引导读者理解云原生的基本概念，探索Kubernetes如何管理容器化应用，并展示如何通过实践加深理解。
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