安装 Istio CNI

按照此路径使用 Istio 容器网络接口(CNI)插件安装,配置和使用 Istio 网格。

缺省情况下,Istio 会在网格中部署的 Pod 上注入一个初始化容器——istio-init。这个初始化容器会将 Pod 网络的流量劫持到 Istio Sidecar 上。这需要用户或者向网格中部署 Pod 的 Service Account 具有部署 NET_ADMIN 容器的授权。对 Istio 用户的这种授权需要,对于某些组织的安全政策来说,可能是无法接受的。Istio CNI(容器网络接口)插件能够代替 istio-init 容器完成同样的网络功能,而且无需 Istio 用户额外申请 Kubernetes RBAC 授权。

Istio CNI 插件会在 Kubernetes Pod 生命周期的网络设置阶段完成 Istio 网格中的 Pod 流量转发设置工作,用户向网格中进行 Pod 部署时,不再有对 NET_ADMIN 功能的需求

前提条件

  • 安装支持 CNI 的 Kubernetes 集群。并且 kubelet 使用 —network-plugin=cni 参数启用 CNI插件。

    • AWS EKS、Azure AKS 以及 IBM Cloud IKS 集群具备这一功能。
    • Google Cloud GKE 集群需要启用网络策略功能,让 Kubernetes 配置为 network-plugin=cni
  • Kubernetes 集群需要启用 ServiceAccount 准入控制器

    • Kubernetes 文档中强烈建议所有使用 ServiceAccount 的 Kubernetes 集群都应该启用该控制器。

安装

  • 获取 Kubernetes 环境 CNI 插件 —cni-bin-dir 以及 —cni-conf-dir 的设置。

  • 使用 Helm 安装 Istio的过程中,加入 —set istio_cni.enabled=true 的设置,来启用 Istio CNI 插件的安装。例如:
  1. $ helm template install/kubernetes/helm/istio --name istio --namespace istio-system \
  2. --set istio_cni.enabled=true > $HOME/istio.yaml

可以在 values.yaml 中获取 istio-cni 的完整参数。

用例:排除特定的 Kubernetes 命名空间

下面的例子中对 Istio CNI 插件进行配置,忽略 istio-systemfoo_ns 以及 bar_ns 命名空间中的 Pod:

  • 创建一个 Istio 清单文件,其中启用了 Istio CNI 插件,并覆盖了 istio-cni Helm Chart 的缺省配置中的 logLevel 以及 excludeNamespaces 参数:
  1. $ helm template install/kubernetes/helm/istio --name istio --namespace istio-system \
  2. --set istio_cni.enabled=true \
  3. --set istio-cni.logLevel=info \
  4. --set istio-cni.excludeNamespaces={"istio-system,foo_ns,bar_ns"} > $HOME/istio.yaml

Helm Chart 参数

参数缺省值描述
hub用于拉取 install-cni 镜像的仓库地址。
tag用于拉取 install-cni 镜像的标签。
logLevelpanic, fatal, error, warn, info, debugwarnCNI 的日志级别。
excludeNamespaces[]string[ istio-system ]命名空间名称列表,列表内的命名空间会从 Istio Pod 检查中排除出去。
cniBinDir/opt/cni/bin必须和集群中的 —cni-bin-dir 取值一致(kubelet 参数)。
cniConfDir/etc/cni/net.d必须和集群中的 —cni-conf-dir 取值一致(kubelet 参数)。
cniConfFileNameNone如果不做设置,会查找 cni-conf-dir 中的第一个文件(和 kubelet 一样)。主要用于测试 install-cni 的插件配置。如果做了赋值,install-cni 会把插件配置注入到 cni-conf-dir 目录下的这个文件之中。

托管 Kubernetes 的用法

并非所有 Kubernetes 集群都会在 kubelet 配置中使用 CNI 插件的,因此 istio-cni 方案并非随处可用的。istio-cni 插件应该可用于任何支持 CNI 插件的托管 Kubernetes 集群。下表列出了多种常见 Kubernetes 中的 CNI 支持情况。

集群托管类型是否 CNI是否需要非缺省配置
GKE 1.9+ defaultN
GKE 1.9+ w/network-policyYistio-cni.cniBinDir=/home/kubernetes/bin
IKS (IBM cloud)Y
EKS (AWS)Y
AKS (Azure)Y
Red Hat OpenShift 3.10+Y

GKE 配置

  • 参考为 Istio 准备 GKE 集群的内容,并启用网络策略

    • 注意:如果是现存集群,这一操作会重新部署 Node。
  • 在 Helm 中使用如下参数安装 Istio —set istio_cni.enabled=true —set istio-cni.cniBinDir=/home/kubernetes/bin

Sidecar 注入的兼容性

在 Helm 安装过程中需要用 istio_cni.enabled=true 生成 istio-sidecar-injector Configmap,使用这一配置对 Kubernetes Pod 进行 Istio 注入才能够使用 Istio 的 CNI 插件。可参看 Istio Sidecar 注入文档,获取更多 Sidecar 注入方面的详细内容。

下列注入方式都是可以支持 Istio CNI 插件的:

  • 自动注入 Sidecar
  • 使用 istio-sidecar-injector Configmap 进行手工注入。

    • 执行 istioctl kube-inject,直接使用 Configmap:
  1. $ istioctl kube-inject -f deployment.yaml -o deployment-injected.yaml --injectConfigMapName istio-sidecar-injector
  2. $ kubectl apply -f deployment-injected.yaml
  • 从 Configmap 中获取配置文件,用于执行 istioctl kube-inject
  1. $ kubectl -n istio-system get configmap istio-sidecar-injector -o=jsonpath='{.data.config}' > inject-config.yaml
  2. $ istioctl kube-inject -f deployment.yaml -o deployment-injected.yaml --injectConfigFile inject-config.yaml
  3. $ kubectl apply -f deployment-injected.yaml

操作细节

Istio CNI 插件会监听 Kubernetes Pod 的创建和删除事件,并作出如下动作:

  • 通过 Istio Sidecar 识别用户应用 Pod 的流量是否需要重定向。

  • 对 Pod 网络命名空间进行配置,将流量转向 Istio Sidecar。

识别 Pod 是否需要流量重定向

Istio CNI 插件会检查 Pod 是否符合下列要求,如果符合,就把业务 Pod 的流量交由 Sidecar 处理:

  • Pod 所在命名空间没有在 exclude_namespaces 中列出。
  • Pod 中有一个名为 istio-proxy 的容器。
  • Pod 中的容器不止一个。
  • Pod 的注解中不包含 sidecar.istio.io/inject,或者 sidecar.istio.io/inject 注解的值为 true

流量重定向的细节

Istio CNI 插件会配置应用 Pod 的网络命名空间,把流量重定向给 Istio Sidecar 处理。下面的表格中描述了重定向功能的参数。可以通过同名的 Pod 注解来修改这些参数的缺省值。

注解名称缺省描述
sidecar.istio.io/interceptionModeREDIRECT, TPROXYREDIRECTIptables 的重定向模式。
traffic.sidecar.istio.io/includeOutboundIPRanges<IPCidr1>,<IPCidr2>,…可选项,逗号分隔的 CIDR 列表,列表范围内的 IP 地址才会发生重定向。缺省值为 ,会对所有流量进行重定向。
traffic.sidecar.istio.io/excludeOutboundIPRanges<IPCidr1>,<IPCidr2>,…可选项,逗号分隔的 CIDR 列表,范围内的 IP 不会进行重定向,该选项仅在 includeOutboundIPRanges 取值为 的情况下生效。
traffic.sidecar.istio.io/includeInboundPorts<port1>,<port2>,…Pod 的 containerPorts 列表逗号分隔的监听端口列表,这些流量会被重定向到 Sidecar, 会重定向所有端口。
traffic.sidecar.istio.io/excludeInboundPorts<port1>,<port2>,…逗号分隔的监听端口列表,列表中的端口会被不会被重定向到 Istio Sidecar 中。仅在 includeInboundPorts* 的时候生效。

日志

Istio CNI 插件在容器运行时的进程空间内运行,因此日志条目会加入到 kubelet 进程中。

和其它 CNI 插件的兼容性

Istio CNI 插件的兼容性和当前的 NET_ADMIN istio-init 容器是一样的。

Istio CNI 插件作为一个链式 CNI 插件存在。也就是说它的配置会作为一个新的配置列表元素被加入到现存 CNI 插件配置中。CNI 规范参考中介绍了这方面的更多细节。当 Pod 被创建或删除时,容器运行时会按照列表顺序调用每个插件。Istio CNI 插件只会把应用 Pod 的流量重定向到 Sidecar 中(在 Pod 的网络命名空间中使用 iptables 完成)。