5.3.8 地域负载均衡

一个地域定义了workload instance在你的网格中的地理位置。这三个元素定义了一个地域：

地区: 代表较大的地理区域，例如us-east. 一个地区通常包含许多可用 zones。在Kubernetes中，标签topology.kubernetes.io/region确定节点的区域。
区域: 区域内的一组计算资源。通过在区域内的多个区域中运行服务，可以在区域内的区域之间进行故障转移，同时保持最终用户的数据地域性。在Kubernetes中，标签topology.kubernetes.io/zone确定节点的区域。
分区: 允许管理员进一步细分区域，以实现更细粒度的控制，例如“相同机架”。Kubernetes中不存在分区的概念。结果，Istio引入了自定义节点标签topology.istio.io/subzone来定义分区。

如果您使用托管的Kubernetes服务，则云提供商应为您配置区域和区域标签。如果您正在运行自己的Kubernetes集群，则需要将这些标签添加到您的节点上。

地域是分层的，按匹配顺序排列：

地区
区域
分区

这意味着，在foo地区的bar区域中运行Pod是不被认为是在baz地区的bar区域中运行的Pod。

Istio使用地域信息来控制负载平衡行为。按照本系列的任务一，为您的网格配置地域负载均衡。

前置条件

在开始区域负载均衡任务之前，必须首先在多个集群上安装Istio。群集必须跨越三个地区，其中包含四个可用区域。所需集群的数量可能会因您的云提供商所提供的功能而异。

为简单起见，我们假设只有一个primary cluster在网格中。由于更改仅需要应用于一个集群，因此这简化了配置控制平面的过程。

我们将部署 helloWorld 应用程序的多个实例，如下所示：

环境变量

本指南假定将通过 Kubernetes 配置文件中的上下文切换访问集群。以下环境变量将用于各种上下文：

变量	描述
`CTX_PRIMARY`	用于主群集的上下文。
`CTX_R1_Z1`	用于与 `region1.zone1` 中的 Pod 交互的上下文。
`CTX_R1_Z2`	用于与 `region1.zone2` 中的 Pod 交互的上下文。
`CTX_R2_Z3`	用于与 `region2.zone3` 中的 Pod 交互的上下文。
`CTX_R3_Z4`	用于与 `region3.zone4` 中的 Pod 交互的上下文。

创建 `sample` 命名空间

首先，启用自动注入 Sidecar 并为 sample 命名空间生成 yaml

cat <<EOF > sample.yaml
apiVersion: v1
kind: Namespace
metadata:
  name: sample
  labels:
    istio-injection: enabled
EOF

为每个集群添加 sample 命名空间：

for CTX in "$CTX_PRIMARY" "$CTX_R1_Z1" "$CTX_R1_Z2" "$CTX_R2_Z3" "$CTX_R3_Z4"; \
do \
  kubectl --context="$CTX" apply -f sample.yaml; \
done

部署`helloWorld`

使用地域作为版本号，为每个地域生成 helloWorld 的 yaml：

for LOC in "region1.zone1" "region1.zone2" "region2.zone3" "region3.zone4"; \
do \
  ./@samples/helloworld/gen-helloworld.sh@ \
    --version "$LOC" > "helloworld-${LOC}.yaml"; \
done

应用HelloWorldYAML到每个地域的合适集群：

kubectl apply --context="${CTX_R1_Z1}" -n sample \
  -f helloworld-region1.zone1.yaml

kubectl apply --context="${CTX_R1_Z2}" -n sample \
  -f helloworld-region1.zone2.yaml

kubectl apply --context="${CTX_R2_Z3}" -n sample \
  -f helloworld-region2.zone3.yaml

kubectl apply --context="${CTX_R3_Z4}" -n sample \
  -f helloworld-region3.zone4.yaml

部署 `sleep`

部署 Sleep 应用到 region1 zone1：

kubectl apply --context="${CTX_R1_Z1}" \
  -f @samples/sleep/sleep.yaml@ -n sample

等待 `helloWorld` Pods

等到 HelloWorld 在每个区域的 Pod 都为 Running：

kubectl get pod --context="${CTX_R1_Z1}" -n sample -l app="helloworld" \
  -l version="region1.zone1"
NAME                                       READY   STATUS    RESTARTS   AGE
helloworld-region1.zone1-86f77cd7b-cpxhv   2/2     Running   0          30s

kubectl get pod --context="${CTX_R1_Z2}" -n sample -l app="helloworld" \
  -l version="region1.zone2"
NAME                                       READY   STATUS    RESTARTS   AGE
helloworld-region1.zone2-86f77cd7b-cpxhv   2/2     Running   0          30s

kubectl get pod --context="${CTX_R2_Z3}" -n sample -l app="helloworld" \
  -l version="region2.zone3"
NAME                                       READY   STATUS    RESTARTS   AGE
helloworld-region2.zone3-86f77cd7b-cpxhv   2/2     Running   0          30s

kubectl get pod --context="${CTX_R3_Z4}" -n sample -l app="helloworld" \
  -l version="region3.zone4"
NAME                                       READY   STATUS    RESTARTS   AGE
helloworld-region3.zone4-86f77cd7b-cpxhv   2/2     Running   0          30s

恭喜您！ 您已成功完成系统配置，现在可以开始进行地域负载均衡任务了

下一步

现在，您可以配置以下负载均衡选项之一：

地域故障转移
地域权重分布

应当仅配置负载均衡选项之一，因为它们是互斥的。尝试同时配置两者可能会导致意外行为。

地域故障转移

在此任务中，您将使用 sleep pod 在 region1.zone1 作为请求源发送到 helloWorld 服务。然后，您将触发故障，这些故障将按照以下顺序导致不同地域之间的故障转移：

在内部，Envoy优先级用于控制故障转移。这些优先级将按照以下方式分配来自sleepPod(在 region1 zone1)的流量：

优先级	地域	细节
0	`region1.zone1`	地区、区域、分区全部匹配。
1	None	由于此任务不使用分区，因此没有其他分区的匹配项。
2	`region1.zone2`	同一个地区内的不用区域。
3	`region2.zone3`	没有匹配项，但是为 `region1`->`region2` 定义了故障转移。
4	`region3.zone4`	没有匹配项并且没有为 `region1`->`region3` 定义故障转移。

配置地域故障转移

应用一个 DestinationRule 配置如下：

异常检测: 用于 helloWorld 服务。这是故障转移正常运行所必须的。特别是，它可以配置Sidecar代理以知道服务的Endpoint何时不正常，最终触发故障转移到下一个地域。
故障转移: 地区之间的策略，这确保了超出地区边界的故障转移将具有可预测的行为。
连接池: 强制每个HTTP请求使用一个新连接的策略。该任务利用Envoy的逐出功能强制将故障转移到下一个位置。一旦逐出，Envoy 将拒绝所有新的请求。由于每个请求都使用一个新连接，这将导致在耗尽后立即进行故障转移。此配置仅用于演示目的。

kubectl --context="${CTX_PRIMARY}" apply -n sample -f - <<EOF
apiVersion: networking.istio.io/v1beta1
kind: DestinationRule
metadata:
  name: helloworld
spec:
  host: helloworld.sample.svc.cluster.local
  trafficPolicy:
    connectionPool:
      http:
        maxRequestsPerConnection: 1
    loadBalancer:
      simple: ROUND_ROBIN
      localityLbSetting:
        enabled: true
        failover:
          - from: region1
            to: region2
    outlierDetection:
      consecutive5xxErrors: 1
      interval: 1s
      baseEjectionTime: 1m
EOF

验证流量保持在`region1.zone1`

从sleepPod调用helloWorld服务

kubectl exec --context="${CTX_R1_Z1}" -n sample -c sleep \
  "$(kubectl get pod --context="${CTX_R1_Z1}" -n sample -l \
  app=sleep -o jsonpath='{.items[0].metadata.name}')" \
  -- curl -sSL helloworld.sample:5000/hello
Hello version: region1.zone1, instance: helloworld-region1.zone1-86f77cd7b-cpxhv

验证响应中的version是region1.zone。

重复几次，验证响应总是相同的。

故障转移到 `region1.zone2`

接下来，触发故障转移到region1.zone2。为此，您在region1.zone1中helloWorld逐出 Envoy Sidecar 代理：

kubectl --context="${CTX_R1_Z1}" exec \
  "$(kubectl get pod --context="${CTX_R1_Z1}" -n sample -l app=helloworld \
  -l version=region1.zone1 -o jsonpath='{.items[0].metadata.name}')" \
  -n sample -c istio-proxy -- curl -sSL -X POST 127.0.0.1:15000/drain_listeners

从 sleep Pod 调用 helloWorld 服务：

kubectl exec --context="${CTX_R1_Z1}" -n sample -c sleep \
  "$(kubectl get pod --context="${CTX_R1_Z1}" -n sample -l \
  app=sleep -o jsonpath='{.items[0].metadata.name}')" \
  -- curl -sSL helloworld.sample:5000/hello
Hello version: region1.zone2, instance: helloworld-region1.zone2-86f77cd7b-cpxhv

第一个调用将失败，这将触发故障转移。多次重复该命令，并验证响应中的 version 始终为 region1.zone2。

故障转移到 `region2.zone3`

现在触发故障转移到 region2.zone3。正如您之前所做的，配置 helloWorld 在 region1.zone2 中调用失败。

kubectl --context="${CTX_R1_Z2}" exec \
  "$(kubectl get pod --context="${CTX_R1_Z2}" -n sample -l app=helloworld \
  -l version=region1.zone2 -o jsonpath='{.items[0].metadata.name}')" \
  -n sample -c istio-proxy -- curl -sSL -X POST 127.0.0.1:15000/drain_listeners

从sleepPod 调用helloWorld服务：

kubectl exec --context="${CTX_R1_Z1}" -n sample -c sleep \
  "$(kubectl get pod --context="${CTX_R1_Z1}" -n sample -l \
  app=sleep -o jsonpath='{.items[0].metadata.name}')" \
  -- curl -sSL helloworld.sample:5000/hello
Hello version: region2.zone3, instance: helloworld-region2.zone3-86f77cd7b-cpxhv

第一个调用将失败，这将触发故障转移。多次重复该命令，并验证响应中的version始终为region2.zone3。

故障转移到 `region3.zone4`

现在触发故障转移到 region3.zone4。正如您之前所做的，配置 helloWorld 在 region2.zone3 中调用失败。

kubectl --context="${CTX_R2_Z3}" exec \
  "$(kubectl get pod --context="${CTX_R2_Z3}" -n sample -l app=helloworld \
  -l version=region2.zone3 -o jsonpath='{.items[0].metadata.name}')" \
  -n sample -c istio-proxy -- curl -sSL -X POST 127.0.0.1:15000/drain_listeners

从sleepPod调用helloWorld服务：

kubectl exec --context="${CTX_R1_Z1}" -n sample -c sleep \
  "$(kubectl get pod --context="${CTX_R1_Z1}" -n sample -l \
  app=sleep -o jsonpath='{.items[0].metadata.name}')" \
  -- curl -sSL helloworld.sample:5000/hello
Hello version: region3.zone4, instance: helloworld-region3.zone4-86f77cd7b-cpxhv

第一次调用将失败，这将触发故障转移。多次重复该命令，并验证响应中的 version 始终为 region3.zone4。

恭喜！ 您成功配置了地域故障转移！

地域权重分布

在这个任务中，您将使用 region1 zone1 中的 sleep Pod 作为 helloWorld 服务的请求源。您将使用以下分布在不同的地域配置Istio：

地区	区域	流量(%)
`region1`	`zone1`	70
`region1`	`zone2`	20
`region2`	`zone3`	0
`region3`	`zone4`	10

配置权重分布

应用 DestinationRule 配置如下：

故障检测用于 helloWorld 服务。这是 Distribution 正常运行所必需的。特别是，它配置 Sidecar 代理以知道服务的 Endpoint 何时不健康。
权重分布如上表中所述的 helloWorld 服务。

kubectl --context="${CTX_PRIMARY}" apply -n sample -f - <<EOF
apiVersion: networking.istio.io/v1beta1
kind: DestinationRule
metadata:
  name: helloworld
spec:
  host: helloworld.sample.svc.cluster.local
  trafficPolicy:
    loadBalancer:
      localityLbSetting:
        enabled: true
        distribute:
        - from: region1/zone1/*
          to:
            "region1/zone1/*": 70
            "region1/zone2/*": 20
            "region3/zone4/*": 10
    outlierDetection:
      consecutive5xxErrors: 100
      interval: 1s
      baseEjectionTime: 1m
EOF

验证分布

从 sleep Pod 调用 helloWorld 服务：

kubectl exec --context="${CTX_R1_Z1}" -n sample -c sleep \
  "$(kubectl get pod --context="${CTX_R1_Z1}" -n sample -l \
  app=sleep -o jsonpath='{.items[0].metadata.name}')" \
  -- curl -sSL helloworld.sample:5000/hello

重复多次，并验证每个 Pod 的回复数与本指南顶部表格中的预期百分比匹配。

恭喜！ 你成功配置了地域权重分布！

清理

1删除生成的文件

rm -f sample.yaml helloworld-region*.zone*.yaml

2删除 sample 命名空间

for CTX in "$CTX_PRIMARY" "$CTX_R1_Z1" "$CTX_R1_Z2" "$CTX_R2_Z3" "$CTX_R3_Z4";
do
  kubectl --context="$CTX" delete ns sample --ignore-not-found=true;
done

恭喜！您成功地完成了地域负载均衡任务!

5.3.8 地域负载均衡

5.3.8 地域负载均衡

前置条件

环境变量

创建 `sample` 命名空间

部署`helloWorld`

部署 `sleep`

等待 `helloWorld` Pods

下一步

地域故障转移

配置地域故障转移

验证流量保持在`region1.zone1`

故障转移到 `region1.zone2`

故障转移到 `region2.zone3`

故障转移到 `region3.zone4`

地域权重分布

配置权重分布

验证分布

清理

1删除生成的文件

2删除 sample 命名空间

results matching ""

No results matching ""

5.3.8 地域负载均衡

前置条件

环境变量

创建 sample 命名空间

部署helloWorld

部署 sleep

等待 helloWorld Pods

下一步

地域故障转移

配置地域故障转移

验证流量保持在region1.zone1

故障转移到 region1.zone2

故障转移到 region2.zone3

故障转移到 region3.zone4

地域权重分布

配置权重分布

验证分布

清理

1删除生成的文件

2删除 sample 命名空间

results matching ""

No results matching ""

创建 `sample` 命名空间

部署`helloWorld`

部署 `sleep`

等待 `helloWorld` Pods

验证流量保持在`region1.zone1`

故障转移到 `region1.zone2`

故障转移到 `region2.zone3`

故障转移到 `region3.zone4`