Kubernetes入門(27) Istioを使ったサービスメッシュ構築 - インストールと実行

前回は、マイクロサービス間の通信を統一的に制御するソフトウエア「Istio」の概要について説明しました。今回は、より理解を深めていくため、Istioを実際に触ってみましょう。

まず、Istioおよびサンプリアプリケーションをインストールし、複数のマイクロサービスから構成されるサービスメッシュを構築します。

サンプルアプリケーション（Bookinfo）／出典：公式サイト

上図を見ると、各マイクロサービスの脇に「Envoy」がサイドカーとして適用されており、各通信はサイドカーを通して管理されます。

その後、ダッシュボード経由でアクセス状況を確認することで、サービスメッシュ全体の状況をどのようなかたちで把握できるのか、実感できるはずです。

それでは早速、以下5つのステップで作業していきましょう。

事前準備
Istioのインストール
サンプルアプリケーションのインストール
サンプルアプリケーションの外部公開
ダッシュボードの確認

1. 事前準備 - minikubeのVM driverの設定

後続の手順で登場する「minikube tunnel」を正しく動作させるため、VM Driverにhyperkitを設定します^※。VM driverの変更により、minikube環境の再構築が必要になる点にご注意ください。

$minikube config set driver hyperkit
$minikube delete
$minikube start --memory=6000 --cpus=4

なお、hyperkit以外に対応しているVM driverはIstio公式サイトをご参照ください。

※　筆者の環境ではPCのメモリが8GBのため、公式サイトの指定(16GB)より小さい数値を指定しています。

2. Istioのインストール

Istioを利用するには、Istioの設定を管理する「istioctl」のセットアップも必要になります。

2.1 istioctlのインストール

Istioをダウンロードし、istioctlをインストールします。

$curl -L https://istio.io/downloadIstio | sh -
~中略~
Istio 1.11.4 Download Complete!
~中略~
Begin the Istio pre-installation check by running:
     istioctl x precheck 

Need more information? Visit https://istio.io/latest/docs/setup/install/

istioctlコマンドへのパスを通します。

$cd istio-1.11.4
$export PATH=$PWD/bin:$PATH

2.2 Istioコンポーネントのインストール

Istio core/Istiodや、Ingress/Egress Gatewayなどのコンポーネントをインストールします。

$istioctl install --set profile=demo -y
■ Istio core installed
■ Istiod installed
■ Ingress gateways installed
■ Egress gateways installed
■ Installation complete
Thank you for installing Istio 1.11.  Please take a few minutes to tell us about your install/upgrade experience!  https://forms.gle/kWULBRjUv7hHci7T6

※　「■」は「✔（チェックマーク）」。

後述のサンプルアプリをデプロイした際、Envoy Sidecarプロキシが動作するよう、「namespace label」を設定します。

$kubectl label namespace default istio-injection=enabled
namespace/default labeled

3. サンプルアプリのインストール

冒頭の図に示したBookinfoアプリをインストールします。

$kubectl apply -f samples/bookinfo/platform/kube/bookinfo.yaml
service/details created
serviceaccount/bookinfo-details created
deployment.apps/details-v1 created
service/ratings created
serviceaccount/bookinfo-ratings created
deployment.apps/ratings-v1 created
service/reviews created
serviceaccount/bookinfo-reviews created
deployment.apps/reviews-v1 created
deployment.apps/reviews-v2 created
deployment.apps/reviews-v3 created
service/productpage created
serviceaccount/bookinfo-productpage created
deployment.apps/productpage-v1 created

以下のサービスが構築されています。

$kubectl get services
NAME           TYPE        CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP   PORT(S)    AGE
details       ClusterIP   10.99.240.217            9080/TCP   19s
kubernetes    ClusterIP   10.96.0.1                443/TCP    191d
productpage   ClusterIP   10.111.130.33            9080/TCP   18s
ratings       ClusterIP   10.110.11.178            9080/TCP   19s
reviews       ClusterIP   10.109.121.242           9080/TCP   19s

以下のPodが構築されています。冒頭の図に対応するかたちでPodが作成されていることがわかります。ここで注目してほしいのは、Reviews-v1, v2, v3の3種類のバージョンのPodが存在することです。

$kubectl get pods
NAME                              READY   STATUS    RESTARTS   AGE
details-v1-56d5bd7bfb-6h4gf       2/2     Running   0          55s
productpage-v1-6b746f74dc-hgq8q   2/2     Running   0          54s
ratings-v1-64755c68dd-l2nzd       2/2     Running   0          55s
reviews-v1-545db77b95-cj55c       2/2     Running   0          55s
reviews-v2-7bf8c9648f-2d6ns       2/2     Running   0          55s
reviews-v3-84779c7bbc-mpkv9       2/2     Running   0          55s

今回、詳細は割愛しますが、アプリケーションの仕様変更などの際、リクエストの一部のみ先行してv2やv3に振り分けることができます。これにより、品質が確保されていることを一部のリクエストで確認した上で、アプリケーションのバージョンアップを行うことができます。そのため、たとえ障害が発生したとしても、影響を一部のユーザーに限定できるのです。

なお、環境にもよりますが、全てのPodの「READY」が「2/2」、かつ「STATUS」が「PodInitializing」から「Running」になるまで5分程度かかります。

では、動作させてみましょう。

$kubectl exec "$(kubectl get pod -l app=ratings -o jsonpath='{.items[0].metadata.name}')" -c ratings -- curl -sS productpage:9080/productpage | grep -o ".*"
Simple Bookstore App

4. サンプルアプリの外部公開

Istio Gatewayを構築し、サンプルアプリを外部からアクセス可能な状態にしましょう。

4.1 Gatewayの設定

以下のコマンドにより、Gatewayを設定します。

$kubectl apply -f samples/bookinfo/networking/bookinfo-gateway.yaml
gateway.networking.istio.io/bookinfo-gateway created
virtualservice.networking.istio.io/bookinfo created

4.2 環境変数の設定

手順4.4でアクセスするURLなど、環境変数を設定します。

$export INGRESS_PORT=$(kubectl -n istio-system get service istio-ingressgateway -o jsonpath='{.spec.ports[?(@.name=="http2")].nodePort}')
$export SECURE_INGRESS_PORT=$(kubectl -n istio-system get service istio-ingressgateway -o jsonpath='{.spec.ports[?(@.name=="https")].nodePort}')
$export INGRESS_HOST=$(minikube ip)
$export GATEWAY_URL=$INGRESS_HOST:$INGRESS_PORT

4.3 tunnelの起動

別ターミナルで以下コマンドを実行しし、tunnelを起動します。これにより、EXTERNAL-IPが付与されます。

$minikube tunnel
Password:
Status:
    machine: minikube
    pid: 11660
    route: 10.96.0.0/12 -> 192.168.64.5
    minikube: Running
    services: [istio-ingressgateway]
    errors: 
        minikube: no errors
        router: no errors
        loadbalancer emulator: no errors

4.4 bookinfoアプリケーションへのアクセス

以下のコマンドで得られたURLを使ってブラウザにアクセスします。

$echo "http://$GATEWAY_URL/productpage"
http://192.168.49.2:32560/productpage

5. ダッシュボードの確認

ドレースをダッシュボードで確認するには、「kiali」やその他のaddonが必要になります。

5.1 kialiのインストール

まず、kialiと、その他必要なaddonをインストールします。

$kubectl apply -f samples/addons
serviceaccount/grafana created
configmap/grafana created
service/grafana created
deployment.apps/grafana created
configmap/istio-grafana-dashboards created
configmap/istio-services-grafana-dashboards created
deployment.apps/jaeger created
service/tracing created
service/zipkin created
service/jaeger-collector created
serviceaccount/kiali created
configmap/kiali created
clusterrole.rbac.authorization.k8s.io/kiali-viewer created
clusterrole.rbac.authorization.k8s.io/kiali created
clusterrolebinding.rbac.authorization.k8s.io/kiali created
role.rbac.authorization.k8s.io/kiali-controlplane created
rolebinding.rbac.authorization.k8s.io/kiali-controlplane created
service/kiali created
deployment.apps/kiali created
serviceaccount/prometheus created
configmap/prometheus created
clusterrole.rbac.authorization.k8s.io/prometheus created
clusterrolebinding.rbac.authorization.k8s.io/prometheus created
service/prometheus created
deployment.apps/prometheus created

kialiをロールアウトします。

$kubectl rollout status deployment/kiali -n istio-system
deployment "kiali" successfully rolled out

5.2 kialiの起動

kialiを起動します。

$istioctl dashboard kiali
http://localhost:20001/kiali

上記コマンドを実行すると、自動的にブラウザが立ち上がり、以下の画面が表示されます。

ナビゲーションメニューで[Graph]を選択し、[Namespace]ドロップダウンボックスで、[default]を選択します。

5.3 トレースグラフの確認

この状態では、リクエストが発行されておらず、トレースのグラフを見ることはできません。

そこで、Bookinfoアプリケーションにリクエストを送ってみましょう。以下のコマンドを実行し、100リクエストを「productpage」に対して発行します。100リクエストも必要になる理由は、サンプリングレートがデフォルトで1%であり、トレースを見るためには少なくとも100リクエストが必要になるためです。

$for i in $(seq 1 100); do curl -s -o /dev/null "http://$GATEWAY_URL/productpage"; done

上記のコマンドを実行してしばらく待つと、以下のような画面が表示されます。

*　*　*

今回はIstioをインストールし、Bookinfoアプリケーションを実行してみることで、Istioの具体的なイメージを掴んでいただきました。次回以降、Istioの3つの特徴（Traffic Management, Observability, Security)を順に説明します。

正野勇嗣

しょうのゆうじ

この著者の記事一覧はこちら

Istioを使ったサービスメッシュ構築 - インストールと実行

目次

1. 事前準備 - minikubeのVM driverの設定

2. Istioのインストール

2.1 istioctlのインストール

2.2 Istioコンポーネントのインストール

3. サンプルアプリのインストール

4. サンプルアプリの外部公開

4.1 Gatewayの設定

4.2 環境変数の設定

4.3 tunnelの起動

4.4 bookinfoアプリケーションへのアクセス

5. ダッシュボードの確認

5.1 kialiのインストール

5.2 kialiの起動

5.3 トレースグラフの確認

正野勇嗣

この連載の前後回

Members+ 会員限定記事

大塚製薬はゲーミフィケーションで「子どもの食育」を叶えられるのか - 「もぐもぐタウン」開発の裏側

業務フローを変革し働き方まで刷新した富山県立中央病院、その手法とは

メタバース×日常に強み - アダストリアが見出した活路とは

国内株式取引システムをAWSクラウドへ移行したSBI証券、狙いと効果を説明

LINEヤフーの生成AI活用のカギは攻めと守りの教育 - 新入社員も学ぶ

リボン・コミュニケーションズ、事業戦略を説明 - IP＆光伝送製品市場で成長を

5分程度でアプリを作成！開発からリリース・保守まで手軽なローコードでDXする「SPIRAL」

Windows 11向け最新プレビュー版KB5036980、スタートメニューにアプリ広告

Microsoft Edge最新版にWebテキスト編集領域でCopilotする便利機能

Androidの次期バージョン、画面共有中のうっかりリスクが減る可能性

アイデミー、オンラインで学べる「10分でキャッチアップ_Jetsonとは」提供開始

ギブリーが「Givery AI Lab」を設立、生成AI開発をPoCから実用化へ後押し

このカテゴリーについて