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第 11 屆 iThome 鐵人賽
DAY 22
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DevOps

Kubernetes and Istio 三十天系列 第 22 篇

[Day22] Istio Example BookInfo - Traffic Management II

11th鐵人賽
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Istio Example BookInfo Architecture

BookInfo-Architecture

前言

Istio Service Mesh可以在請求途中會加入Circuit Breaking
、Request Timeouts等等策略。

Fault injection

重新設定回原先的Bookinfo

kubectl apply -f samples/bookinfo/networking/virtual-service-all-v1.yaml

kubectl apply -f samples/bookinfo/networking/virtual-service-reviews-test-v2.yaml

Injecting an HTTP delay fault

Install

kubectl apply -f samples/bookinfo/networking/virtual-service-ratings-test-delay.yaml

apiVersion: networking.istio.io/v1alpha3
kind: VirtualService
metadata:
  name: ratings
spec:
  hosts:
  - ratings
  http:
  - match:
    - headers:
        end-user:
          exact: jason
    fault:
      delay:
        percentage:
          value: 100.0
        fixedDelay: 7s
    route:
    - destination:
        host: ratings
        subset: v1
  - route:
    - destination:
        host: ratings
        subset: v1

這邊是設定使用者json訪問網頁的時候會固定delay 7s

Testing the delay configuration

在瀏覽器中打開BookInfo的URL: http://localhost:31380/productpage

這裏登錄用戶名為 jason ，密碼隨便輸入即可
因為我們在ratings Service設定了delay 7s，所以會出現下列錯誤

Error fetching product reviews!
Sorry, product reviews are currently unavailable for this book.

Understanding what happened

發現了一個bug。在微服務中有hard-coded Timeout，導致reviews服務失敗。

在productpage和reviews服務之間Timeout設定6s，reviews和 ratings服務之間的hard-coded Timeout為10s。由於我們設定了7s delay，因此訪問/productpage會出現Timeout錯誤。

這類型的錯誤可能發生在很多情境下，其中獨立地開發不同的微服務。Istio的Fault injection可幫助您判斷此類異常錯誤，而不會影響最終結果。

這邊我們僅設定限制用戶 “jason” 會出現Timeout的錯誤狀況。如果您以任何其他用戶身份登入，則不會遇到任何Delay Timeout錯誤。

Injecting an HTTP abort fault

測試微服務的另一種方法是引入HTTP abort fault。在ratings Service中引入HTTP abort，測試用戶為jason 。

在這個案例中，我們希望網頁能夠立即加載，同時顯示Ratings service is currently unavailable這樣的消息。

#install
kubectl apply -f samples/bookinfo/networking/virtual-service-ratings-test-abort.yaml

apiVersion: networking.istio.io/v1alpha3
kind: VirtualService
metadata:
  name: ratings
  ...
spec:
  hosts:
  - ratings
  http:
  #設定http abort，ratings Service所有流量都回500 Error
  - fault:
      abort:
        httpStatus: 500
        percent: 100
    match:
    - headers:
        end-user:
          exact: jason
    route:
    - destination:
        host: ratings
        subset: v1
  - route:
    - destination:
        host: ratings
        subset: v1

Testing the abort configuration

在瀏覽器中打開BookInfo的URL: http://localhost:31380/productpage

這裏登錄用戶名為 jason ，密碼隨便輸入即可

能立即看到Ratings service is currently unavailable畫面。

因為我們只設定jason這個帳號，所以除了jason外的用戶都會看到網頁上看到評級星標的評論成功顯示。

Requests Timeout

kubectl apply -f samples/bookinfo/networking/virtual-service-all-v1.yaml

kubectl apply -f - <<EOF
apiVersion: networking.istio.io/v1alpha3
kind: VirtualService
metadata:
  name: reviews
spec:
  hosts:
    - reviews
  http:
  - route:
    - destination:
        host: reviews
        subset: v2
EOF

#設定ratings Service delay 2s 

kubectl apply -f - <<EOF
apiVersion: networking.istio.io/v1alpha3
kind: VirtualService
metadata:
  name: ratings
spec:
  hosts:
  - ratings
  http:
  - fault:
      delay:
        percent: 100
        fixedDelay: 2s
    route:
    - destination:
        host: ratings
        subset: v1
EOF

Setting Request timeout

kubectl apply -f - <<EOF
apiVersion: networking.istio.io/v1alpha3
kind: VirtualService
metadata:
  name: reviews
spec:
  hosts:
  - reviews
  http:
  - route:
    - destination:
        host: reviews
        subset: v2
    timeout: 0.5s
EOF

因為前面已經設定ratings delay 2s，因此新增的設定生效reviews的畫面會不到。

Understanding what happened

在reviews Service的Request加入了0.5s的Timeout，預設的Timeout 15秒鐘被覆蓋掉了。因此網頁重新整理時，reviews Service會調用 ratings Service，ratings Service中有設定2s Timeout，這樣就讓 reviews Service要花費超過0.5s的時間來調用 ratings Service，觸發了我們加入的Timeout Rule。

這樣就會看到 Bookinfo 上沒有出現 reviews Service的內容，取而代之的是錯誤信息：Sorry, product reviews are currently unavailable for this book，出現這一錯誤的原因就是因為來自 reviews Service的Timeout。

除了像上面在VirtualService中進行Timeout Setting之外，還可以在istio-ingressgateway設置，在istio-ingressgateway中加入x-envoy-upstream-rq-timeout-ms Header。在這個 Header 中的逾時單位是毫秒而不是秒。

Circuit Breaking

Install Service Side

kubectl apply -f samples/httpbin/httpbin.yaml

kubectl apply -f - <<EOF
apiVersion: networking.istio.io/v1alpha3
kind: DestinationRule
metadata:
  name: httpbin
spec:
  host: httpbin
  trafficPolicy:
    connectionPool:
      tcp:
        maxConnections: 1
      http:
        http1MaxPendingRequests: 1
        maxRequestsPerConnection: 1
    outlierDetection:
      consecutiveErrors: 1
      interval: 1s
      baseEjectionTime: 3m
      maxEjectionPercent: 100
EOF

apiVersion: networking.istio.io/v1alpha3
kind: DestinationRule
metadata:
  name: httpbin
  ...
spec:
  host: httpbin
  trafficPolicy:
    connectionPool:
      http:
        http1MaxPendingRequests: 1
        maxRequestsPerConnection: 1
      tcp:
        maxConnections: 1
    outlierDetection:
      baseEjectionTime: 180.000s
      consecutiveErrors: 1
      interval: 1.000s
      maxEjectionPercent: 100

DestinationRule除了可以設定Circuit Breaking，還可以設定connectionPool以及loadBalancer在trafficPolicy之下，

現在我們已經設置了 httpbin Service，接下來需要創建一個Client，用來向httpbin Service發送請求，觀察是否會觸發Circuit Breaking。這裏要使用一個簡單的負載測試客戶端，名字叫 fortio。這個客戶端可以控制連接數量、並發數以及發送 HTTP 請求的延遲。

Install Client Side

kubectl apply -f samples/httpbin/sample-client/fortio-deploy.yaml

FORTIO_POD=$(kubectl get pod | grep fortio | awk '{ print $1 }')

kubectl exec -it $FORTIO_POD  -c fortio /usr/local/bin/fortio -- load -curl  http://httpbin:8000/get

Tripping the circuit breaker

我們在上面的Circuit Breaking有設定maxConnections: 1 以及 http1MaxPendingRequests: 1這兩項規則

接下來嘗試一下，一次兩個Thread（-c 2），發送20次請求（-n 20）

kubectl exec -it $FORTIO_POD  -c fortio /usr/local/bin/fortio -- load -c 2 -qps 0 -n 20 -loglevel Warning http://httpbin:8000/get

稍微修改一下，一次三個Thread（-c 3），發送30次請求（-n 30）

kubectl exec -it $FORTIO_POD  -c fortio /usr/bin/fortio -- load -c 3 -qps 0 -n 30 -loglevel Warning http://httpbin:8000/get

查詢 istio-proxy 的狀態，獲取更多相關信息

kubectl exec $FORTIO_POD -c istio-proxy -- pilot-agent request GET stats | grep httpbin | grep pending


cluster.outbound|80||httpbin.springistio.svc.cluster.local.upstream_rq_pending_active: 0
cluster.outbound|80||httpbin.springistio.svc.cluster.local.upstream_rq_pending_failure_eject: 0
cluster.outbound|80||httpbin.springistio.svc.cluster.local.upstream_rq_pending_overflow: 12
cluster.outbound|80||httpbin.springistio.svc.cluster.local.upstream_rq_pending_total: 39

upstream_rq_pending_overflow是12，說明有12次請求被視為熔斷。

結語

今天主要講解比較進階的幾個常見應用，明天會再講一些更特別的應用情境

圖片來源

Istio BookInfo


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