安装 Istio CNI 插件

安装 Istio CNI 插件

按照此流程利用 Istio 容器网络接口（CNI）来安装、配置和使用 Istio 网格。

默认情况下，Istio 会在网格中部署的 pods 上注入一个 initContainer：istio-init。istio-init 容器会将 pod 的网络流量劫持到 Istio sidecar 代理上。这需要用户或部署 pods 的 Service Account 具有足够的部署NET_ADMIN 容器的 Kubernetes RBAC 权限。Istio 用户权限的提升，对于某些组织的安全政策来说，可能是难以接受的。Istio CNI 插件就是一个能够替代 istio-init 容器来实现相同的网络功能但却不需要 Istio 用户申请额外的 Kubernetes RBAC 授权的方案。

Istio CNI 插件会在 Kubernetes pod 生命周期的网络设置阶段完成 Istio 网格的 pod 流量转发设置工作，因此用户在部署 pods 到 Istio 网格中时，不再需要配置 NET_ADMIN 功能需求了。Istio CNI 插件代替了 istio-init 容器所实现的功能。

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 和 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，以让 Kubernetes 配置为 network-plugin=cni。
- OpenShift 默认启用了 CNI。
Kubernetes 需要启用 ServiceAccount 准入控制器。
- Kubernetes 文档中强烈建议所有使用 ServiceAccounts 的 Kubernetes 安装实例都启用该控制器。

安装

确认 Kubernetes 环境的 CNI 插件的 —cni-bin-dir 和 —cni-conf-dir 设置。任何非默认设置都需要参考托管 Kubernetes 设置。
使用 istioctl 安装 Istio CNI 和 Istio。参考 Istio 安装的说明，并设置 —set cni.enabled=true 和 —set cni.components.cni.enabled=true 选项。在上一步中，如果 istio-cni 不是按照默认设置安装的，还需要设置 —set values.cni.cniBinDir=… 和 —set values.cni.cniConfDir=… 选项。

Helm chart 参数

下表列出了 istio-cni 支持的所有配置项：

选项	取值	默认值	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。
`pullPolicy`		`Always`	`install-cni` 镜像的拉取策略。
`logLevel`	`panic`, `fatal`, `error`, `warn`, `info`, `debug`	`warn`	CNI 程序的日志级别。
`excludeNamespaces`	`[]string`	`[ istio-system ]`	排除 Istio pod 检查的命名空间列表。
`cniBinDir`		`/opt/cni/bin`	必须与集群中的 `—cni-bin-dir`（`kubelet` 参数）值一样。
`cniConfDir`		`/etc/cni/net.d`	必须与集群中的 `—cni-conf-dir`（`kubelet` 参数）值一样。
`cniConfFileName`			不设置会自动查找 `cni-conf-dir` 目录的第一个文件（与 `kubelet` 一致）。主要用来测试 `install-cni` 的插件配置。如果设置了，`install-cni` 将会把插件配置注入到 `cni-conf-dir` 目录的该文件里面。
`psp_cluster_role`			该值指的是一个 `ClusterRole` 并被用于在 `istio-cni` 的命名空间中创建一个 `RoleBinding`。当您使用 Pod 安全策略并且希望让 `istio-cni` 作为 `priviliged` Pods 运行时，这会非常有用。
`podAnnotations`		`{}`	pod 级别自定义的附加注解。

这些选项可以在 istioctl manifest 命令中通过 values.cni.<option-name> 来访问，可以作为 —set 的参数，或者作为自定义覆盖文件中的相应路径。

排除特定的 Kubernetes 命名空间

本例使用 Helm 来执行以下任务：

安装 Istio CNI 插件。
配置其日志级别。
忽略以下命名空间中的 pods：
- istio-system
- foo_ns
- bar_ns参考使用 Helm 进行自定义安装中的完整说明。

使用以下命令来渲染并应用 Istio CNI 组件，并覆盖 istio-cni 的 logLevel 和 excludeNamespaces 参数的默认配置：

$ istioctl manifest apply \
    --set <flags you used to install Istio>
    --set cni.enabled=true \
    --set cni.components.cni.enabled=true \
    --set values.cni.logLevel=info \
    --set values.cni.excludeNamespaces={"istio-system,kube-system,foo_ns,bar_ns"}

托管 Kubernetes 设置

Istio CNI 方案并非普遍应用的。一些平台，尤其是托管 Kubernetes 环境，并不会在 kubelet 配置中启用 CNI 插件。istio-cni 插件应该可用于任何支持 CNI 插件的托管 Kubernetes 集群。下表列出了一些常见的 Kubernetes 环境中的所需要的设置。

集群托管类型	所需要的 Istio CNI 设置覆盖	所需要的 Platform 设置覆盖
GKE 1.9+ (详情见下面的 GKE 设置)	`—set values.cni.cniBinDir=/home/kubernetes/bin`	启用网络策略
IKS (IBM cloud)	(无)	(无)
EKS (AWS)	(无)	(无)
AKS (Azure)	(无)	(无)
Red Hat OpenShift 3.10+	(无)	(无)
Red Hat OpenShift 4.2+	`—set cni.components.cni.namespace=kube-system —set values.cni.cniBinDir=/var/lib/cni/bin —set values.cni.cniConfDir=/var/run/multus/cni/net.d`	(无)

GKE 设置

参考为 Istio 准备 GKE 集群的内容，并在集群中启用网络策略。

如果是现有集群，该操作将会重新部署所有节点。

使用 Helm 并设置 —set cniBinDir=/home/kubernetes/bin 选项安装 Istio CNI 插件。例如，下面的 helm install 命令将为 GKE 集群设置 cniBinDir 参数：

$ helm install install/kubernetes/helm/istio-cni --name=istio-cni --namespace=kube-system --set 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 CNI 插件。想了解更多 Sidecar 注入方面的详细内容请参考 Istio Sidecar 注入文档。

下列注入方式都是可以支持 Istio CNI 插件的：

自动 sidecar 注入
使用 istio-sidecar-injector configmap 进行手动注入
- 执行 istioctl kube-inject 直接使用 configmap：

$ istioctl kube-inject -f deployment.yaml -o deployment-injected.yaml --injectConfigMapName istio-sidecar-injector
$ kubectl apply -f deployment-injected.yaml

用 configmap 创建文件，用于执行 istioctl kube-inject：

$ kubectl -n istio-system get configmap istio-sidecar-injector -o=jsonpath='{.data.config}' > inject-config.yaml
$ istioctl kube-inject -f deployment.yaml -o deployment-injected.yaml --injectConfigFile inject-config.yaml
$ kubectl apply -f deployment-injected.yaml

操作细节

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

通过 Istio sidecars 识别 Istio 用户应用 pods 是否需要流量重定向
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 插件会通过检查 Pod 是否符合下列要求来判断是否需要把业务 Pod 的流量交由 Sidecar 处理：

Pod 所在 Kubernetes 命名空间没在 exclude_namespaces 配置中列出。
Pod 中有一个名为 istio-proxy 的容器。
Pod 中的容器不止一个。
Pod 的注解不包含 sidecar.istio.io/inject 或其值为 true。

流量重定向参数

为了将应用 pod 的网络命名空间中的流量重定向至 Istio sidecar，Istio CNI 插件配置了命名空间的 iptables。下表描述了重定向功能的参数。通过设置应用 pod 的注解来覆盖相应的参数的默认值。

注解名	取值	默认值	描述
`sidecar.istio.io/inject`	`true`, `false`	`true`	表示是否要注入 Istio sidecar。如果设置为 `false`，Istio CNI 插件将不会为这个 pod 配置命名空间的 iptables。
`sidecar.istio.io/status`			由 Istio 的 sidecar 注入所创建的注解。如果没有，Istio CNI 插件将不会配置该 pod 命名空间的 iptables。
`sidecar.istio.io/interceptionMode`	`REDIRECT`, `TPROXY`	`REDIRECT`	所用的 iptables 重定向模式。
`traffic.sidecar.istio.io/includeOutboundIPRanges`	`<IPCidr1>,<IPCidr2>,…`	`""`	逗号分隔的 CIDR 列表，列表范围内的 IP 地址才会发生重定向。默认值为 `""`，会对所有流量进行重定向。
`traffic.sidecar.istio.io/excludeOutboundIPRanges`	`<IPCidr1>,<IPCidr2>,…`		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 `""` 时生效。
`traffic.sidecar.istio.io/includeInboundPorts`	`<port1>,<port2>,…`	Pod 的 `containerPorts` 列表	逗号分隔的入站端口列表，这些流量会被重定向到 Sidecar，取值为 `""` 时会重定向所有端口。
`traffic.sidecar.istio.io/excludeInboundPorts`	`<port1>,<port2>,…`		逗号分隔的入站端口列表，列表中的端口不会被重定向到 Istio Sidecar 中。仅在 `includeInboundPorts` 取值为 `"*"` 时生效。
`traffic.sidecar.istio.io/excludeOutboundPorts`	`<port1>,<port2>,…`		逗号分隔的出站端口列表，列表中的端口流量不会重定向到 Envoy 中。
`traffic.sidecar.istio.io/kubevirtInterfaces`	`<ethX>,<ethY>,…`		逗号分隔的虚拟接口列表，列表中的虚拟接口的入站流量（来自 VM）将被当作出站流量。

日志

Istio CNI 插件在容器运行时的进程空间内运行。因此 kubelet 进程会将插件的日志记到它的日志中。

和应用的初始化容器的兼容性

Istio CNI 插件可能会导致与应用 initContainers 的网络连通性。使用 Istio CNI 时，kubelet 会通过以下步骤启动一个注入的 pod：

Istio CNI 插件在 pod 内设置流量重定向到 Istio sidecar。
等待所有的初始化容器成功执行完毕。
Istio sidecar 跟随 pod 的其它容器一起启动。初始化容器在 sidecar 启动之前执行，这会导致在它们执行期间会有流量丢失。可以用以下的一种或所有设置来防止流量丢失：
设置 traffic.sidecar.istio.io/excludeOutboundIPRanges 注解来禁止重定向流量到任何与初始化容器有通信的 CIDRs。
设置 traffic.sidecar.istio.io/excludeOutboundPorts 注解来禁止重定向流量到初始化容器所用到的出站端口。

和其它 CNI 插件的兼容性

Istio CNI 插件维护着和当前的 NET_ADMIN istio-init 容器同样的兼容性。

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。参考 CNI 规范参考中的更多细节。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（通过在 Pod 的网络命名空间中使用 iptables 完成）。

Istio CNI 插件应该不会与设置 Pod 网络的基本 CNI 插件有冲突，但并不是所有的 CNI 插件都经过了验证。

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前提条件

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Helm chart 参数

排除特定的 Kubernetes 命名空间

托管 Kubernetes 设置

GKE 设置

Sidecar 注入的兼容性

操作细节

识别 Pod 是否需要流量重定向

流量重定向参数

日志

和应用的初始化容器的兼容性

和其它 CNI 插件的兼容性

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