透過 Istio 將 ASP.NET Core 應用程式部署至 Google Kubernetes Engine (第 2 部分)

1. 總覽

在實驗室的第一部分中，您建立了 ASP.NET Core 應用程式、容器化，並部署至 Google Kubernetes Engine (GKE)，然後設定由 Istio 管理流量。

本實驗室的第二部分假設您已執行第一個實驗室的 Kubernetes 叢集和應用程式。您會瞭解如何透過 Istio 管理、監控及保護服務，而且不必大幅變更程式碼。具體來說，您會探索 Istio 的各項功能，例如指標、追蹤、服務視覺化、動態流量管理、錯誤植入等。

課程內容

如何使用 Prometheus 查詢指標。
如何使用 Grafana 視覺化指標。
如何建立新版服務。
如何將服務固定在特定版本。
如何拆分不同版本之間的流量。
如何在服務呼叫中注入錯誤。

軟硬體需求

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2. 設定和需求

自修實驗室環境設定

登入 Cloud 控制台，建立新專案或重複使用現有專案。(如果沒有 Gmail 或 G Suite 帳戶，請先建立帳戶)。

H_hgylo4zxOllHaAbPKJ7VyqCKPDUnDhkr-BsBIFBsrB6TYSisg6LX-uqmMhh4sXUy_hoa2Qv87C2nFmkg-QAcCiZZp0qtpf6VPaNEEfP_iqt29KVLD-gklBWugQVeOWsFnJmNjHDw

dcCPqfBIwNO4R-0fNQLUC4aYXOOZhKhjUnakFLZJGeziw2ikOxGjGkCHDwN5x5kCbPFB8fiOzZnX-GfuzQ8Ox-UU15BwHirkVPR_0RJwl0oXrhqZmMIvZMa_uwHugBJIdx5-bZ6Z8Q

jgLzVCxk93d6E2bbonzATKA4jFZReoQ-fORxZZLEi5C3D-ubnv6nL-eP-iyh7qAsWyq_nyzzuEoPFD1wFOFZOe4FWhPBJjUDncnTxTImT3Ts9TM54f4nPpsAp52O0y3Cb19IceAEgQ

請記住專案 ID，這是所有 Google Cloud 專案中不重複的名稱 (上述名稱已遭占用，因此不適用於您，抱歉！)。本程式碼研究室稍後會將其稱為 PROJECT_ID。

接著，您必須在 Cloud 控制台中啟用帳單，才能使用 Google Cloud 資源。

完成本程式碼研究室的費用應該不高，甚至完全免費。請務必按照「清除」部分的指示操作，瞭解如何停用資源，避免在本教學課程結束後繼續產生帳單費用。Google Cloud 新使用者可參加價值$300 美元的免費試用計畫。

啟動 Cloud Shell

雖然您可以透過筆電遠端操作 Google Cloud，但在本程式碼研究室中，您會使用 Google Cloud Shell，這是 Google Cloud 中執行的指令列環境。

啟用 Cloud Shell

在 Cloud 控制台，點選「啟用 Cloud Shell」圖示。

yzBQBp2RC1EFvSSLYVkMA2m6LHqGsp22O81rUS5tGb9Y1FqlVhoRj_ka8V_uEjtpcirZRULMy1IjNr848uYvb9mC9RcGGqeayaLcXFfRwUGeXWChZPtWkHzUshTcqx_wJHis0X8viA

如果您是首次啟動 Cloud Shell，系統會顯示中繼畫面 (摺疊式螢幕下方)，說明這個指令列環境。點選「繼續」後，這則訊息日後就不會再出現。以下是這個初次畫面的樣子：

VgsaqGbKPRiqK24CqAKjSXjepuJT96PmiDqQMcySmWKx8QyW5F3G2D8JH2d08ek-YM77wWKxPvggpOFER8Hbq3aaZipTDU2o0il7A0kS3FXY_NzuujjEqDF1nsbDKkNMThrqcdMGtQ

佈建並連至 Cloud Shell 預計只需要幾分鐘。

7RuYr-LCKzdiE1veTFmL_lYrVxsMZ6-xDoxAnfwPPc5uFA0utmFGejvu81jGmTdbqnqxrytW3KcHT6xrMIRc3bskctnDZC5nJdpqw-LRxu3r35hL4A0BSBTtbtirfh3PKv-eOKt8Rg

這部虛擬機器搭載各種您需要的開發工具，並提供永久的 5GB 主目錄，而且可在 Google Cloud 運作，大幅提升網路效能並強化驗證功能。本程式碼研究室幾乎所有工作都可在瀏覽器或 Chromebook 上完成。

連線至 Cloud Shell 後，您應會發現自己通過驗證，且專案已設為您的專案 ID。

在 Cloud Shell 中執行下列指令，確認您已通過驗證：

gcloud auth list

指令輸出

 Credentialed Accounts
ACTIVE  ACCOUNT
*       <my_account>@<my_domain.com>

To set the active account, run:
    $ gcloud config set account `ACCOUNT`

gcloud config list project

指令輸出

[core]
project = <PROJECT_ID>

如未設定，請輸入下列指令手動設定專案：

gcloud config set project <PROJECT_ID>

指令輸出

Updated property [core/project].

3. 測試應用程式

開始實驗室前，請確認應用程式仍可正常運作 (如上一個實驗室所示)。提醒您，閘道的外部 IP 和通訊埠會列在 EXTERNAL-IP 下方，如下所示：

kubectl get svc istio-ingressgateway -n istio-system

如要查看應用程式，請開啟瀏覽器並前往 http://<gatewayurl>：

如果沒有看到應用程式，請返回上一個實驗室，確認您已完成所有步驟，且應用程式和 Istio 都已安裝並正常運作。

此時，您可能會想問「Istio 有什麼好處？」。讓 Istio 管理應用程式流量，即可免費使用指標、追蹤、動態流量管理、服務視覺化、錯誤注入等功能。

您將在下一個步驟中開始探索指標。

4. 使用 Grafana 和 Prometheus 監控指標

根據預設，Istio 會產生部分指標。您可以使用外掛程式查詢及顯示這些預設指標。

Prometheus

Prometheus 是開放原始碼監控解決方案。您可以使用 Prometheus 查詢 Istio 產生的指標，但必須先安裝 Prometheus 外掛程式。

kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/istio/istio/release-1.8/samples/addons/prometheus.yaml

確認 Prometheus 正在執行：

kubectl get svc prometheus -n istio-system

NAME         TYPE        CLUSTER-IP     EXTERNAL-IP   PORT(S)    AGE
prometheus   ClusterIP   10.31.243.62   <none>        9090/TCP   1d

多次造訪 http://<gatewayurl> 或執行 curl 指令，將部分流量傳送至應用程式。

設定 Prometheus UI 的通訊埠轉送：

kubectl -n istio-system port-forward $(kubectl -n istio-system get pod -l app=prometheus -o jsonpath='{.items[0].metadata.name}') 8080:9090

現在，您可以點選 Cloud Shell 右上角的「網頁預覽」按鈕，然後按一下「透過以下通訊埠預覽：8080」，執行查詢：

新分頁會顯示 Prometheus UI：

如要進一步瞭解 Prometheus，請參閱「使用 Prometheus 查詢指標」。

Grafana

Grafana 是另一個用於將指標視覺化的外掛程式。

安裝 Grafana。將 istio-version 替換為目前的 Istio 版本，例如 1.0.3-gke.3：

kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/istio/istio/release-1.8/samples/addons/grafana.yaml

確認 Grafana 正在執行：

kubectl get svc grafana -n istio-system

NAME      TYPE        CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP   PORT(S)    AGE
grafana   ClusterIP   10.31.248.230   <none>        3000/TCP   1d

多次造訪 http://<gatewayurl> 或執行 curl 指令，將部分流量傳送至應用程式。

設定 Grafana UI 的通訊埠轉送：

kubectl -n istio-system port-forward $(kubectl -n istio-system get pod -l app=grafana -o jsonpath='{.items[0].metadata.name}') 8080:3000

如要查看 Grafana 資訊主頁，請前往「網頁預覽」：

如要進一步瞭解 Grafana，請參閱「使用 Grafana 將指標視覺化」。

5. 建立新版應用程式

您部署到實際工作環境的應用程式，在某個時間點會需要修正錯誤或新增功能。讓我們看看這個流程。

首先，請修改應用程式。從 Cloud Shell 開啟程式碼編輯器。

mxrggIJ2Zz8E47ULCEo4NywjM-EpSkZF5c3TQgfGx4nODwP2obiQXrwQjEEaXuBhJDA2jJ5evR7TuHIy1gsqqDRFm0Wh3xhZUu9tn_xb1ygFlBm1HKJqLdfz_aK7WJS33u2IBDO2oQ

前往「HelloWorldAspNetCore > Views > Home」下方的「Index.cshtml」，然後更新其中一則輪轉介面訊息。

找出以下程式碼：

Learn about <a href="https://docs.microsoft.com/aspnet/core">building Web apps with ASP.NET Core

並變更為以下程式碼：

Learn about <a href="https://docs.microsoft.com/aspnet/core">building Web apps with ASP.NET Core on Google Cloud

儲存變更，然後返回 Cloud Shell。在 HelloWorldAspNetCore, 內建構 Docker 映像檔：

docker build -t gcr.io/${GOOGLE_CLOUD_PROJECT}/hello-dotnet:v2 .

然後推送到 Container Registry：

docker push gcr.io/${GOOGLE_CLOUD_PROJECT}/hello-dotnet:v2

推送容器映像檔後，即可在下一個步驟中部署新版本。

6. 建立新的部署作業

如要部署新版本，您必須先在 Kubernetes 中為該版本建立新的部署作業。在 aspnetcore.yaml 檔案結尾處加入以下內容：

---
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: aspnetcore-v2
spec:
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      app: aspnetcore
      version: v2
  template:
    metadata:
      labels:
        app: aspnetcore
        version: v2
    spec:
      containers:
      - name: aspnetcore
        image: gcr.io/YOUR-PROJECT-ID/hello-dotnet:v2
        imagePullPolicy: IfNotPresent
        ports:
        - containerPort: 8080

使用 kubectl 將新版本部署至預設命名空間：

kubectl apply -f aspnetcore.yaml

service "aspnetcore" unchanged
deployment.extensions "aspnetcore-v1" unchanged
deployment.extensions "aspnetcore-v2" created

確認預期 Pod 正在執行：

kubectl get pods

NAME                          READY     STATUS    RESTARTS   AGE
aspnetcore-v1-6cf64748-mddb   2/2       Running   0          34s
aspnetcore-v2-5d765db-l9xmg   2/2       Running   0          1m

現在，請再次測試應用程式。取得閘道的外部 IP：

kubectl get svc istio-ingressgateway -n istio-system

這項資訊會列在「EXTERNAL-IP」下方。開啟無痕瀏覽器，然後前往 http://<replace-with-external-ip>

重新整理時，有時會看到「瞭解如何使用 ASP.NET Core 建構 Web 應用程式」訊息：

有時您會看到「瞭解如何使用 Google Cloud 上的 ASP.NET Core 建構網頁應用程式」訊息：

這是因為 v1 和 v2 部署作業都公開在同一個 Kubernetes 服務 (aspnetcore-service) 後方，而您在上一個實驗室中建立的 VirtualService (aspnetcore-virtualservice) 會將該服務做為主機。

在下一個步驟中，您將使用 DestinationRule 將服務固定至 v2 部署作業。

7. 將服務固定在新版本

在這個步驟中，您會將服務固定為使用 v2 部署作業，這項作業可透過 DestinationRule 執行。DestinationRule 會設定一組政策，在 VirtualService 路由作業發生後套用至要求。

DestinationRule 也會定義對應目的地主機的可定址子集，也就是具名版本。將流量傳送至特定服務版本時，VirtualService 路由規格會使用這些子集。

建立名為 aspnetcore-destinationrule.yaml 的新檔案：

apiVersion: networking.istio.io/v1alpha3
kind: DestinationRule
metadata:
  name: aspnetcore-destinationrule
spec:
  host: aspnetcore-service
  trafficPolicy:
    tls:
      mode: ISTIO_MUTUAL
  subsets:
  - name: v1
    labels:
      version: v1
  - name: v2
    labels:
      version: v2

接著，建立 DestinationRule。這會建立兩個子集 (v1 和 v2)，您可從 VirtualService 使用：

kubectl apply -f aspnetcore-destinationrule.yaml

destinationrule.networking.istio.io "aspnetcore-destionationrule" created

現在請返回 aspnetcore-virtualservice.yaml 檔案，更新 VirtualService 以使用 v2 子集：

apiVersion: networking.istio.io/v1alpha3
kind: VirtualService
metadata:
  name: aspnetcore-virtualservice
spec:
  hosts:
  - "*"
  gateways:
  - aspnetcore-gateway
  http:
  - route:
    - destination:
        host: aspnetcore-service
        subset: v2

更新 VirtualService：

kubectl apply -f aspnetcore-virtualservice.yaml

開啟瀏覽器並前往 http://<replace-with-external-ip>. 即使多次重新整理，您也應該會看到「瞭解如何在 Google Cloud 上使用 ASP.NET Core 建構 Web 應用程式」訊息：

8. 在各版本之間拆分流量

有時，您可能想在不同版本之間拆分流量，以便進行測試。舉例來說，您可能想將 75% 的流量傳送至 v1 版服務，25% 的流量傳送至 v2 版服務。使用 Istio 即可輕鬆達成這個目標。建立新的 aspnetcore-virtualservice-weights.yaml 檔案，參照兩個不同權重的子集：

apiVersion: networking.istio.io/v1alpha3
kind: VirtualService
metadata:
  name: aspnetcore-virtualservice
spec:
  hosts:
  - "*"
  gateways:
  - aspnetcore-gateway
  http:
  - route:
    - destination:
        host: aspnetcore-service
        subset: v1
      weight: 75
    - destination:
        host: aspnetcore-service
        subset: v2
      weight: 25

更新 VirtualService：

kubectl apply -f aspnetcore-virtualservice-weights.yaml

現在重新整理瀏覽器時，您應該會看到系統放送 v1 和 v2 版本，比例約為 3:1。

詳情請參閱「Istio 中的流量分配」。

9. 注入錯誤

另一個有用的開發工作是將錯誤或延遲注入流量，並查看服務的因應方式。

舉例來說，您可能想針對傳送至 v1 版本的流量，有 50% 的機率傳回錯誤要求 (HTTP 400) 回應。建立符合下列條件的 aspnetcore-virtualservice-fault-abort.yaml 檔案：

apiVersion: networking.istio.io/v1alpha3
kind: VirtualService
metadata:
  name: aspnetcore-virtualservice
spec:
  hosts:
  - "*"
  gateways:
  - aspnetcore-gateway
  http:
  - fault:
      abort:
        percentage:
          value: 50
        httpStatus: 400
    route:
    - destination:
        host: aspnetcore-service
        subset: v1

更新 VirtualService：

kubectl apply -f aspnetcore-virtualservice-fault-abort.yaml

現在重新整理瀏覽器時，您應該會發現 v1 服務有一半的時間會傳回 HTTP 400s 回應代碼。

或者，您可能想在要求中加入 5 秒的延遲時間。建立符合下列條件的 aspnetcore-virtualservice-fault-delay.yaml 檔案：

apiVersion: networking.istio.io/v1alpha3
kind: VirtualService
metadata:
  name: aspnetcore-virtualservice
spec:
  hosts:
  - "*"
  gateways:
  - aspnetcore-gateway
  http:
  - fault:
      delay:
        fixedDelay: 5s
        percentage:
          value: 100
    route:
    - destination:
        host: aspnetcore-service
        subset: v1

更新 VirtualService：

kubectl apply -f aspnetcore-virtualservice-fault-delay.yaml

現在重新整理瀏覽器，您應該會看到要求延遲了 5 秒。

如要進一步瞭解 Istio 功能，例如逾時、重試、條件規則、斷路器等，請參閱流量管理功能。

10. 恭喜！

希望這個實驗室能讓您概略瞭解 Istio 可為服務提供的現成功能。進一步瞭解 Istio 和 GKE。

後續步驟

進一步瞭解 Istio。
進一步瞭解 Kubernetes。
進一步瞭解 Google Kubernetes Engine。
進一步瞭解 Google Cloud Platform 上的 .NET。

授權

這項內容採用的授權為 Creative Commons 姓名標示 2.0 通用授權。

11. 清除

您可以刪除應用程式並解除安裝 Istio，也可以直接刪除 Kubernetes 叢集。

刪除應用程式

如要刪除應用程式：

kubectl delete -f aspnetcore-gateway.yaml
kubectl delete -f aspnetcore-virtualservice.yaml
kubectl delete -f aspnetcore-destinationrule.yaml
kubectl delete -f aspnetcore.yaml

如要確認應用程式已移除，請按照下列步驟操作：

kubectl get gateway 
kubectl get virtualservices
kubectl get destinationrule
kubectl get pods

解除安裝 Istio

如要刪除 Istio，請執行下列操作：

kubectl delete -f install/kubernetes/istio-demo-auth.yaml

確認 Istio 已移除：

kubectl get pods -n istio-system

刪除 Kubernetes 叢集

gcloud container clusters delete hello-dotnet-cluster