Traefik mesh：更简单的服务网格

Traefik mesh是一款轻量级的服务网格，它简单易行，易于安装并且易于使用。

Traefik mesh建立在Traefik之上，适合于符合最新网络接口规范SMI的Kubernetes集群。

Traefik mesh的最大特点就是非侵入性，也就是使用Traefik mesh并不会改变你现有的Kubernetes对象。

非侵入性服务网格

Traefik mesh不使用任何sidecar模式，其路由处理是通过运行在每个节点的proxy完成。网格控制器也是通过单独的Pod运行，负责处理代理节点的所有配置分析和部署。

使用Traefik mesh之后，其逻辑如下。
图片.png

Traefik mesh没有通过sidecar的形式进行流量拦截或者修改，哪是怎么实现的呢？

它其实是借助于CoreDNS，它通过修改CoreDNS的少量配置，让用于允许使用Mesh端点而不是标准的Kubernetes端点，Mesh端点和用于服务并行运行，用户可以选择是否使用它。

安装

前提：
Kubernetes 1.11+
CoreDNS 1.3+
Helm v3

Traefik mesh的安装很简单，使用Helm即可实现快速的安装。

（1）添加Helm仓库

helm repo add traefik-mesh https://helm.traefik.io/mesh
helm repo update

（2）下载Chart包

helm pull traefik-mesh/traefik-mesh

（3）解压Chart包

tar xf traefik-mesh-3.0.6.tgz

Traefik mesh会部署4个服务，它们分别是：

controller：Mesh的控制器，负责代理节点的所有配置分析和配置
proxy：Mesh的代理，负责处理每个节点的流量代理
tracing：跟踪配置
metrics：监控配置

（4）安装traefik mesh

helm install traefik-mesh .

traefik mesh需要coredns的配合，主要改动部分如下：

    #### Begin Maesh Block
    maesh:53 {
        errors
        rewrite continue {
            name regex ([a-zA-Z0-9-_]*)\.([a-zv0-9-_]*)\.maesh default-{1}-6d61657368-{2}.default.svc.cluster.local
            answer name default-([a-zA-Z0-9-_]*)-6d61657368-([a-zA-Z0-9-_]*)\.default\.svc\.cluster\.local {1}.{2}.maesh
        }
        kubernetes cluster.local in-addr.arpa ip6.arpa {
            pods insecure
            upstream
            fallthrough in-addr.arpa ip6.arpa
        }
        forward . /etc/resolv.conf
        cache 30
        loop
        reload
        loadbalance
    }
    #### End Maesh Block

    #### Begin Traefik Mesh Block
    traefik.mesh:53 {
        errors
        rewrite continue {
            name regex ([a-zA-Z0-9-_]*)\.([a-zv0-9-_]*)\.traefik.mesh default-{1}-6d61657368-{2}.default.svc.cluster.local
            answer name default-([a-zA-Z0-9-_]*)-6d61657368-([a-zA-Z0-9-_]*)\.default\.svc\.cluster\.local {1}.{2}.traefik.mesh
        }
        kubernetes cluster.local in-addr.arpa ip6.arpa {
            pods insecure
            upstream
            fallthrough in-addr.arpa ip6.arpa
        }
        forward . /etc/resolv.conf
        cache 30
        loop
        reload
        loadbalance
    }
    #### End Traefik Mesh Block

如果在部署过程中，coredns报以下错误：

plugin/forward: this plugin can only be used once per Server Block

请检查coredns的configMap配置，看DNS下是否有两个forward。

配置

Traefik mesh的配置分为静态配置和动态配置。

静态配置

可以手动指定controller镜像版本和Traefik镜像版本
可以配置controller和proxies的日志级别和格式
可以配置mesh的模式，默认是HTTP
可以打开tracing功能
可以开启ACL权限控制功能，这配置了 Traefik 网格以 ACL 模式运行，除非通过 SMI流量目标明确允许，否则禁止所有流量

动态配置

在Kubernetes service上使用annotations 和 SMI 对象可向 Traefik Mesh 提供动态配置。支持的动态配置参数主要有：

Traffic-Type
Scheme
Retry
Circuit-Breaker
Rate-Limit
Traffic-Split
Traffic-Targe

这里简单介绍如何在Kubernetes的service中使用annotations进行配置。

（1）Traffic-Type主要用于配置流量类型，可以配置tcp，udp，http三种类型，如果没有配置，默认使用http类型，配置如下：

mesh.traefik.io/traffic-type: "http"

（2）Scheme主要配置请求的协议，可以配置http，https，h2c三种类型，配置如下：

mesh.traefik.io/scheme: "h2c"

（3）Retry主要配置重试次数，当网络等异常情况下，会根据用户配置发起几次重试，如果还是失败，则返回失败，配置如下：

mesh.traefik.io/retry-attempts: "2"

（4）Cricuit break主要用于配置断开流量转发，当系统处于健康的情况下，默认是关闭的，如果系统异常，则会打开，不再转发流量到异常的系统中，配置如下：

mesh.traefik.io/circuit-breaker-expression: "Expression"

（5）Rate limit主要用于配置限流，单位是请求次数/秒，可以配置平均请求和突发请求，配置如下：

mesh.traefik.io/ratelimit-average: "100"
mesh.traefik.io/ratelimit-burst: "200"

（6）Access control主要用于配置权限控制，可以配置应用允许哪些客户端访问。
比如定义如下路由：

---
apiVersion: specs.smi-spec.io/v1alpha3
kind: HTTPRouteGroup
metadata:
  name: server-routes
  namespace: server
spec:
  matches:
    - name: api
      pathRegex: /api
      methods: ["*"]
    - name: metrics
      pathRegex: /metrics
      methods: ["GET"]

它表示可以通过任何方法访问/api路径，只允许使用GET方法访问/metrics路径。定义好路由还不够，在默认情况下，所有的流量都会被拒绝访问，如果要授予客户端访问权限，需要配置TrafficTarget，如下：

---
apiVersion: access.smi-spec.io/v1alpha2
kind: TrafficTarget
metadata:
  name: client-server-target
  namespace: server
spec:
  destination:
    kind: ServiceAccount
    name: server
    namespace: server
  rules:
    - kind: HTTPRouteGroup
      name: server-routes
      matches:
        - api
  sources:
    - kind: ServiceAccount
      name: client
      namespace: client

该配置表示允许运行在client namespace下的具有sa为client的所有pod访问api路由。

（7）Traffic Split主要用于流量拆分，特别是在做金丝雀发布的时候特别有用，比如如下配置：

apiVersion: split.smi-spec.io/v1alpha3
kind: TrafficSplit
metadata:
  name: server-split
  namespace: server
spec:
  service: server
  backends:
    - service: server-v1
      weight: 80
    - service: server-v2
      weight: 20

其表示将80%的流量转发到server-v1，20%的流量转发到server-v2。

例子

上面已经安装部署好Traefik mesh，下面已官方的例子来进行简单的测试。
（1）部署应用

apiVersion: v1
kind: Namespace
metadata:
  name: whoami

---
apiVersion: v1
kind: ServiceAccount
metadata:
  name: whoami-server
  namespace: whoami

---
apiVersion: v1
kind: ServiceAccount
metadata:
  name: whoami-client
  namespace: whoami
---
kind: Deployment
apiVersion: apps/v1
metadata:
  name: whoami
  namespace: whoami
spec:
  replicas: 2
  selector:
    matchLabels:
      app: whoami
  template:
    metadata:
      labels:
        app: whoami
    spec:
      serviceAccount: whoami-server
      containers:
        - name: whoami
          image: traefik/whoami:v1.6.0
          imagePullPolicy: IfNotPresent

---
kind: Deployment
apiVersion: apps/v1
metadata:
  name: whoami-tcp
  namespace: whoami
spec:
  replicas: 2
  selector:
    matchLabels:
      app: whoami-tcp
  template:
    metadata:
      labels:
        app: whoami-tcp
    spec:
      serviceAccount: whoami-server
      containers:
        - name: whoami-tcp
          image: traefik/whoamitcp:v0.1.0
          imagePullPolicy: IfNotPresent

---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: whoami
  namespace: whoami
  labels:
    app: whoami
spec:
  type: ClusterIP
  ports:
    - port: 80
      name: whoami
  selector:
    app: whoami

---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: whoami-tcp
  namespace: whoami
  labels:
    app: whoami-tcp
spec:
  type: ClusterIP
  ports:
    - port: 8080
      name: whoami-tcp
  selector:
    app: whoami-tcp

---
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: whoami-client
  namespace: whoami
spec:
  serviceAccountName: whoami-client
  containers:
    - name: whoami-client
      image: giantswarm/tiny-tools:3.9
      command:
        - "sleep"
        - "3600"

上面部署了两个应用，一个http类型应用，一个是tcp类型应用。

可以通过以下命名查看应用启动情况kubectl get all -n whoami。

图片.png

然后可以测试以下应用连通性，如下：

# kubectl -n whoami exec whoami-client -- curl -s whoami.whoami.svc.cluster.local
Hostname: whoami-576cb59fd-qvnl7
IP: 127.0.0.1
IP: 172.16.235.193
RemoteAddr: 172.16.7.181:33150
GET / HTTP/1.1
Host: whoami.whoami.svc.cluster.local
User-Agent: curl/7.64.0
Accept: */*

# kubectl -n whoami exec -ti whoami-client -- nc whoami-tcp.whoami.svc.cluster.local 8080
my data
Received: my data

Received: 
eee
Received: eee
eee
Received: eee

如果现在要为上面的服务配置Traefik mesh，只需要更改这两个服务的service，http类型应用的service加mesh.traefik.io/traffic-type: "http"的annotations，tcp类型应用的service加mesh.traefik.io/traffic-type: "tcp"的annotations，如下：

---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: whoami
  namespace: whoami
  labels:
    app: whoami
  annotations:
    mesh.traefik.io/traffic-type: "http"
    mesh.traefik.io/retry-attempts: "2"
spec:
  type: ClusterIP
  ports:
    - port: 80
      name: whoami
  selector:
    app: whoami

---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: whoami-tcp
  namespace: whoami
  labels:
    app: whoami-tcp
  annotations:
    mesh.traefik.io/traffic-type: "tcp"
spec:
  type: ClusterIP
  ports:
    - port: 8080
      name: whoami-tcp
  selector:
    app: whoami-tcp

现在访问服务，只需将svc.cluster.local改为traefik.mesh即可。
比如之前访问方式如下：

kubectl -n whoami exec whoami-client -- curl -s whoami.whoami.svc.cluster.local

加了traefik mesh之后，即为：

kubectl -n whoami exec whoami-client -- curl -s whoami.whoami.traefik.mesh

当然之前的访问方式依然存在，用什么样的方式由用户自己决定。

脚注

【1】https://traefik.io/traefik/
【2】https://smi-spec.io/
【3】https://coredns.io/

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Traefik mesh：更简单的服务网格

非侵入性服务网格

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静态配置

动态配置

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