探讨在使用流行的服务网格平台 Istio 设置多集群服务网格时的关键考虑因素。

翻译自 Simplifying Cluster Connectivity with Istio Service Mesh 。

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这是一个两部分系列的第一部分。

在现代分布式应用和云原生环境中，多集群服务连接变得至关重要。组织需要多集群服务连接的一些关键原因包括：

• 微服务和扩展性：在微服务架构中，服务被分解成较小的可管理组件。多集群服务连接允许在不同集群中独立部署微服务，促进水平扩展并简化应用程序管理。
• 地理分布：多集群服务连接允许将应用程序和服务分布在不同的虚拟私有云（VPC）、地区或数据中心，减少延迟，提供更好的性能，满足不同地理位置的用户需求。
• 高可用性和冗余性：跨多个集群连接服务提供高可用性和冗余性。如果一个集群由于维护或意外问题而宕机，服务可以无缝切换到另一个集群，确保持续的服务可用性。
• 负载均衡和流量分发：通过在多个集群之间分发流量，组织可以平衡各个集群上的负载，防止超载，并确保最佳性能。
• 专业化服务：采用多云策略的重要优势之一是可以访问特定的专业化服务。这使组织能够利用不同云提供商提供的独特和专业化服务，以满足特定的业务需求。
• 成本优化：组织可以通过选择来自不同提供商的经济实惠的专业化服务来优化其云开支。根据工作负载需求，他们可以利用价格差异、点实例和保留实例。
• 灵活性和敏捷性：多集群服务连接提供了在不同环境中部署应用程序的灵活性，支持各种开发和测试工作流程，允许更快的实验和创新。

因为上述原因，运行跨越多个云区域或有时跨越不同云提供商的大型应用程序已成为常见做法。

服务网格是一个专用的基础设施层，用于处理分布式应用程序内的服务间通信。它在云原生环境中特别常见，其中应用程序使用微服务架构构建。它提供了一组功能和能力，增强了基于微服务的应用程序的连接性、安全性和可观测性。

由于其能够解决与微服务架构和多集群环境相关的挑战和复杂性，服务网格已成为连接多集群服务的事实标准。以下是一些服务网格成为多集群服务连接标准解决方案的关键原因：

• 微服务架构：服务网格提供了一个专用层，用于处理服务之间的通信，提供负载均衡、服务发现和路由等功能，使其非常适用于基于微服务的应用程序。
• 网络复杂性：在多集群环境中，管理不同集群之间的网络连接，尤其是在不同的云提供商或数据中心中，可能会很困难。服务网格将这种复杂性抽象化，提供了一种一致和统一的管理跨集群服务通信的方法。
• 一致的服务间通信：服务网格确保服务之间的连接具有一致性，不受位置或底层基础设施的影响。这种一致的通信模式对于多集群设置至关重要，可以实现在不同集群中运行的服务之间的无缝交互。
• 安全性和加密：在多集群环境中，确保服务之间的通信安全变得至关重要。服务网格解决方案通常提供内置的安全功能，如双向TLS加密、身份验证和授权，确保跨集群的服务之间建立安全的通信渠道。
• 可观测性和监控：在多集群环境中监视和调试应用程序可能会很具挑战性，因为基础设施是分布式的。服务网格平台通常提供强大的可观测性工具，如日志记录、跟踪和指标，允许全面监控跨集群的服务间通信。
• 供应商中立性：服务网格解决方案通常与云无关，并支持各种基于Kubernetes的环境。这种供应商中立性使组织能够在不被锁定到特定云提供商的情况下实施多集群服务连接。
• 社区采用和生态系统：服务网格技术，特别是像Istio和Linkerd这样的解决方案，已经在积极的社区和生态系统中得到广泛采用。文档、教程和社区支持的可用性使组织更容易采用和集成服务网格到他们的多集群架构中。
• 持续演进和改进：服务网格技术不断发展和改进，定期引入新的功能和性能增强。这种持续的发展确保了服务网格保持与多集群环境不断演变的需求相关和能力强大。
• 行业标准和最佳实践：随着服务网格的采用不断增加，它已经成为连接多集群服务的公认的行业标准和最佳实践。行业领袖和云原生组织普遍支持和推广使用服务网格来解决多集群连接的挑战。

服务网格的流量管理、安全性和可观测性功能使其成为寻求利用多云和混合云架构优势的组织的引人注目选择。

设置多集群服务网格涉及多个步骤，以确保在 Kubernetes 集群之间实现无缝的服务通信。以下是使用流行的服务网格平台 Istio 设置多集群服务网格时的一些先决条件和关键考虑因素。

先决条件：

• Kubernetes 集群：您需要至少两个位于不同环境中的 Kubernetes 集群（不同的云提供商、本地或混合云）。
• Kubernetes 集群访问权限：确保您具有访问和管理每个集群中资源所需的权限。
• 安装 Istio：在每个集群上安装 Istio。请按照官方 Istio 文档中的安装步骤进行操作。

关键考虑因素：

配置信任和证书：建立 Kubernetes 集群之间的信任，以启用集群之间的安全通信。通常，这涉及设置证书和密钥，用于实现集群之间的相互 TLS 身份验证。

启用跨集群通信：确保 Kubernetes 集群可以通过网络相互通信。这可能需要配置防火墙、网络策略或负载均衡器，以允许集群之间的流量。

配置 Istio 控制平面：在每个集群上设置 Istio 控制平面。控制平面负责管理和配置 Istio 组件，包括在集群之间的 Sidecar 代理。

配置 Sidecar 代理：在每个集群的服务旁部署 Sidecar 代理（Envoy）。 Sidecar 代理拦截并管理与服务之间的流量。

配置服务发现：配置服务发现，以使一个集群中的服务可以发现并与其他集群中的服务进行通信。这可能涉及将 Kube API 服务器暴露在网络上，以便 Istio 控制平面可以执行服务发现。

配置流量路由：定义流量路由规则，以控制请求在不同集群中的服务之间的路由方式。Istio 的流量管理功能，如 VirtualServices 和 DestinationRules ，可用于此目的。

配置负载均衡和故障切换：配置负载均衡和故障切换机制，以确保流量在不同集群中的服务实例之间有效分发，并且服务在需要时可以切换到其他集群。

配置安全性：设置Istio的安全性功能，如相互TLS身份验证和授权策略，以保护跨集群的服务之间的通信。

监控和观察：使用Istio的可观察性功能，如分布式跟踪和指标，来监控多集群服务网格的健康状况和性能。

测试和验证：彻底测试设置，以确保不同集群中的服务可以无缝通信，并且流量被正确路由。

持续维护和更新：定期维护和更新多集群服务网格，以确保其安全性、性能和与应用程序和集群不断发展需求的对齐。

挑战

值得注意的是，设置多集群服务网格可能会很复杂，具体步骤可能会因服务网格平台和您的特定环境而异。以下是设置和维护多集群服务网格涉及的一些关键挑战：

• 一致的配置：确保在多个集群中实现一致的配置对于服务网格的正常运行至关重要。
• 网络连接：建立网络连接是一个重要步骤，需要在公共或混合云环境中设置安全通信渠道。处理网络基础设施、防火墙和安全策略可能会引入在集群之间建立和维护连接的挑战。
• 服务发现：确保一个集群中的服务可以发现并与其他集群中的服务进行通信需要仔细的配置和协调。
• 监控和故障排除：由于组件数量增加和基础设施分布的特性，监控和故障排除可能会复杂化。

为了解决这些挑战，建议采用基础设施即代码（IaC）方法进行配置管理，并使用自动化工具进行一致的部署。在 Rafay，我们还开发了一个开源的 CLI 工具，以简化配置。

本系列博客的第二部分将分享一个多集群 Istio 服务网格部署的参考设计和示例配置，以及有关开源 CLI 工具的更多详细信息。