Istio从懵圈到熟练 – 二分之一活的微服务

Istio is the future！基本上，我相信对云原生技术趋势有些微判断的同学，都会有这个觉悟。其背后的逻辑其实是比较简单的：当容器集群，特别是K8S成为事实上的标准之后，应用必然会不断的复杂化，服务治理肯定会成为强需求。

Istio的现状是，聊的人很多，用的人其实很少。所以导致我们能看到的文章，讲道理的很多，讲实际踩坑经验的极少。

阿里云售后团队作为一线踩坑团队，分享问题排查经验，我们责无旁贷。这篇文章，我就跟大家聊一个简单Istio问题的排查过程，权当抛砖。

二分之一活的微服务

问题是这样的，用户在自己的测试集群里安装了Istio，并依照官方文档部署bookinfo应用来上手Istio。部署之后，用户执行kubectl get pods命令，发现所有的pods都只有二分之一个容器是READY的。

# kubectl get pods
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
details-v1-68868454f5-94hzd 1/2 Running 0 1m
productpage-v1-5cb458d74f-28nlz 1/2 Running 0 1m
ratings-v1-76f4c9765f-gjjsc 1/2 Running 0 1m
reviews-v1-56f6855586-dplsf 1/2 Running 0 1m
reviews-v2-65c9df47f8-zdgbw 1/2 Running 0 1m
reviews-v3-6cf47594fd-cvrtf 1/2 Running 0 1m

如果从来都没有注意过READY这一列的话，我们大概会有两个疑惑：2在这里是什么意思，以及1/2到底意味着什么。

简单来讲，这里的READY列，给出的是每个pod内部容器的readiness，即就绪状态。每个集群节点上的kubelet会根据容器本身readiness规则的定义，分别是tcp、http或exec的方式，来确认对应容器的readiness情况。

更具体一点，kubelet作为运行在每个节点上的进程，以tcp/http的方式（节点网络命名空间到pod网络命名空间）访问容器定义的接口，或者在容器的namespace里执行exec定义的命令，来确定容器是否就绪。

这里的2说明这些pod里都有两个容器，1/2则表示，每个pod里只有一个容器是就绪的，即通过readiness测试的。关于2这一点，我们下一节会深入讲，这里我们先看一下，为什么所有的pod里，都有一个容器没有就绪。

使用kubectl工具拉取第一个details pod的编排模板，可以看到这个pod里两个容器，只有一个定义了readiness probe。对于未定义readiness probe的容器，kubelet认为，只要容器里的进程开始运行，容器就进入就绪状态了。所以1/2个就绪pod，意味着，有定义readiness probe的容器，没有通过kubelet的测试。

没有通过readiness probe测试的是istio-proxy这个容器。它的readiness probe规则定义如下。

readinessProbe:
  failureThreshold: 30
  httpGet:
    path: /healthz/ready
    port: 15020
    scheme: HTTP
  initialDelaySeconds: 1
  periodSeconds: 2
  successThreshold: 1
  timeoutSeconds: 1

我们登录这个pod所在的节点，用curl工具来模拟kubelet访问下边的uri，测试istio-proxy的就绪状态。

# curl http://172.16.3.43:15020/healthz/ready -v
* About to connect() to 172.16.3.43 port 15020 (#0)
*   Trying 172.16.3.43...
* Connected to 172.16.3.43 (172.16.3.43) port 15020 (#0)
> GET /healthz/ready HTTP/1.1
> User-Agent: curl/7.29.0
> Host: 172.16.3.43:15020
> Accept: */*> 
< HTTP/1.1 503 Service Unavailable< Date: Fri, 30 Aug 2019 16:43:50 GMT
< Content-Length: 0
< * 
Connection #0 to host 172.16.3.43 left intact

绕不过去的大图

上一节我们描述了问题现象，但是留下一个问题，就是pod里的容器个数为什么是2。虽然每个pod本质上至少有两个容器，一个是占位符容器pause，另一个是真正的工作容器，但是我们在使用kubectl命令获取pod列表的时候，READY列是不包括pause容器的。

这里的另外一个容器，其实就是服务网格的核心概念sidercar。其实把这个容器叫做sidecar，某种意义上是不能反映这个容器的本质的。Sidecar容器本质上是反向代理，它本来是一个pod访问其他服务后端pod的负载均衡。

然而，当我们为集群中的每一个pod，都“随身”携带一个反向代理的时候，pod和反向代理就变成了服务网格。正如下边这张经典大图所示。这张图实在有点难画，所以只能借用，绕不过去。

所以sidecar模式，其实是“自带通信员”模式。这里比较有趣的是，在我们把sidecar和pod绑定在一块的时候，sidecar在出流量转发时扮演着反向代理的角色，而在入流量接收的时候，可以做超过反向代理职责的一些事情。这点我们会在其他文章里讨论。

Istio在K8S基础上实现了服务网格，Isito使用的sidecar容器就是第一节提到的，没有就绪的容器。所以这个问题，其实就是服务网格内部，所有的sidecar容器都没有就绪。

代理与代理的生命周期管理

上一节我们看到，istio中的每个pod，都自带了反向代理sidecar。我们遇到的问题是，所有的sidecar都没有就绪。我们也看到readiness probe定义的，判断sidecar容器就绪的方式就是访问下边这个接口。

http://<pod ip>:15020/healthz/ready

接下来，我们深入看下pod，以及其sidecar的组成及原理。在服务网格里，一个pod内部除了本身处理业务的容器之外，还有istio-proxy这个sidecar容器。正常情况下，istio-proxy会启动两个进程，pilot-agent和envoy。

如下图，envoy是实际上负责流量管理等功能的代理，从业务容器出、入的数据流，都必须要经过envoy；而pilot-agent负责维护envoy的静态配置，以及管理envoy的生命周期。这里的动态配置部分，我们在下一节会展开来讲。

我们可以使用下边的命令进入pod的istio-proxy容器做进一步排查。这里的一个小技巧，是我们可以以用户1337，使用特权模式进入istio-proxy容器，如此就可以使用iptables等只能在特权模式下运行的命令。

docker exec -ti -u 1337 --privileged <istio-proxy container id> bash

这里的1337用户，其实是sidecar镜像里定义的一个同名用户istio-proxy，默认sidecar容器使用这个用户。如果我们在以上命令中，不使用用户选项u，则特权模式实际上是赋予root用户的，所以我们在进入容器之后，需切换到root用户执行特权命令。

进入容器之后，我们使用netstat命令查看监听，我们会发现，监听readiness probe端口15020的，其实是pilot-agent进程。

istio-proxy@details-v1-68868454f5-94hzd:/$ netstat -lnpt
Active Internet connections (only servers)
Proto Recv-Q Send-Q Local Address           Foreign Address         State       PID/Program name
tcp        0      0 0.0.0.0:15090           0.0.0.0:*               LISTEN      19/envoy
tcp        0      0 127.0.0.1:15000         0.0.0.0:*               LISTEN      19/envoy
tcp        0      0 0.0.0.0:9080            0.0.0.0:*               LISTEN      -
tcp6       0      0 :::15020                :::*                    LISTEN      1/pilot-agent

我们在istio-proxy内部访问readiness probe接口，一样会得到503的错误。

就绪检查的实现

了解了sidecar的代理，以及管理代理生命周期的pilot-agent进程，我们可以稍微思考一下pilot-agent应该怎么去实现healthz/ready这个接口。显然，如果这个接口返回OK的话，那不仅意味着pilot-agent是就绪的，而必须确保代理是工作的。

实际上pilot-agent就绪检查接口的实现正是如此。这个接口在收到请求之后，会去调用代理envoy的server_info接口。调用所使用的的IP是localhost。这个非常好理解，因为这是同一个pod内部进程通信。使用的端口是envoy的proxyAdminPort，即15000。

有了以上的知识准备之后，我们来看下istio-proxy这个容器的日志。实际上，在容器日志里，一直在重复输出一个报错，这句报错分为两部分，其中Envoy proxy is NOT ready这部分是pilot agent在响应healthz/ready接口的时候输出的信息，即Envoy代理没有就绪；而剩下的config not received from Pilot (is Pilot running?): cds updates: 0 successful, 0 rejected; lds updates: 0 successful, 0 rejected这部分，是pilot-agent通过proxyAdminPort访问server_info的时候带回的信息，看起来是envoy没有办法从Pilot获取配置。

Envoy proxy is NOT ready: config not received from Pilot (is Pilot running?): cds updates: 0 successful, 0 rejected; lds updates: 0 successful, 0 rejected.

到这里，建议大家回退看下上一节的插图，在上一节我们选择性的忽略是Pilot到envoy这条虚线，即动态配置。这里的报错，实际上是envoy从控制面Pilot获取动态配置失败。

控制面和数据面

目前为止，这个问题其实已经很清楚了。在进一步分析问题之前，我聊一下我对控制面和数据面的理解。控制面数据面模式，可以说无处不在。我们这里举两个极端的例子。

第一个例子，是dhcp服务器。我们都知道，在局域网中的电脑，可以通过配置dhcp来获取ip地址，这个例子中，dhcp服务器统一管理，动态分配ip地址给网络中的电脑，这里的dhcp服务器就是控制面，而每个动态获取ip的电脑就是数据面。

第二个例子，是电影剧本，和电影的演出。剧本可以认为是控制面，而电影的演出，包括演员的每一句对白，电影场景布置等，都可以看做是数据面。

我之所以认为这是两个极端，是因为在第一个例子中，控制面仅仅影响了电脑的一个属性，而第二个例子，控制面几乎是数据面的一个完整的抽象和拷贝，影响数据面的方方面面。Istio服务网格的控制面是比较靠近第二个例子的情况，如下图。

Istio的控制面Pilot使用grpc协议对外暴露接口istio-pilot.istio-system:15010，而envoy无法从Pilot处获取动态配置的原因，是在所有的pod中，集群dns都无法使用。

简单的原因

这个问题的原因其实比较简单，在sidecar容器istio-proxy里，envoy不能访问Pilot的原因是集群dns无法解析istio-pilot.istio-system这个服务名字。在容器里看到resolv.conf配置的dns服务器是172.19.0.10，这个是集群默认的kube-dns服务地址。

istio-proxy@details-v1-68868454f5-94hzd:/$ cat /etc/resolv.conf
nameserver 172.19.0.10
search default.svc.cluster.local svc.cluster.local cluster.local localdomain

但是客户删除重建了kube-dns服务，且没有指定服务IP，这导致，实际上集群dns的地址改变了，这也是为什么所有的sidecar都无法访问Pilot。

# kubectl get svc -n kube-system
NAME                      TYPE           CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP     PORT(S)                      AGE
kube-dns                  ClusterIP      172.19.9.54     <none>          53/UDP,53/TCP                5d

最后，通过修改kube-dns服务，指定IP地址，sidecar恢复正常。

# kubectl get pods
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
details-v1-68868454f5-94hzd 2/2 Running 0 6d
nginx-647d5bf6c5-gfvkm 2/2 Running 0 2d
nginx-647d5bf6c5-wvfpd 2/2 Running 0 2d
productpage-v1-5cb458d74f-28nlz 2/2 Running 0 6d
ratings-v1-76f4c9765f-gjjsc 2/2 Running 0 6d
reviews-v1-56f6855586-dplsf 2/2 Running 0 6d
reviews-v2-65c9df47f8-zdgbw 2/2 Running 0 6d
reviews-v3-6cf47594fd-cvrtf 2/2 Running 0 6d

结论

这其实是一个比较简单的问题，排查过程其实也就几分钟。但是写这篇文章，有点感觉是在看长安十二时辰，短短几分钟的排查过程，写完整背后的原理，前因后果，却花了几个小时。这是Istio文章的第一篇，希望在大家排查问题的时候，有所帮助。

---

本文作者：shengdong

阅读原文

本文为云栖社区原创内容，未经允许不得转载。