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使用ASMGlobalRateLimiter对应用服务入口流量配置全局限流

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限流是一种限制发送到服务端的请求数量的机制。它指定客户端在给定时间段内可以向服务端发送的最大请求数，通常表示为一段时间内的请求数，例如每分钟300个请求或每秒10个请求等。服务网格ASM自1.18.0.131版本起，支持针对入口网关和注入了Sidecar的应用服务的入口流量配置全局限流。本文介绍如何在ASM中使用ASMGlobalRateLimiter对应用服务入口流量配置全局限流。

前提条件

部署限流服务

您需要先在数据面集群中部署限流服务，才能使全局限流功能生效。部署限流服务和示例应用的步骤如下。

说明

Envoy代理实现限流主要有两种方式：全局限流、本地限流。本文仅介绍全局限流的配置方法。关于限流的相关概念以及如何配置本地限流，请参见在流量管理中心配置本地限流。

  1. 使用以下内容，创建ratelimit-svc.yaml。

    展开查看ratelimit-svc.yaml

    apiVersion: v1
kind: ServiceAccount
metadata:
  name: redis
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: redis
  labels:
    app: redis
spec:
  ports:
  - name: redis
    port: 6379
  selector:
    app: redis
---
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: redis
spec:
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      app: redis
  template:
   metadata:
      labels:
        app: redis
        sidecar.istio.io/inject: "false"
   spec:
      containers:
      - image: redis:alpine
        imagePullPolicy: Always
        name: redis
        ports:
        - name: redis
          containerPort: 6379
      restartPolicy: Always
      serviceAccountName: redis
---
apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
  name: ratelimit-config
data:
  config.yaml: |
    {}
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: ratelimit
  labels:
    app: ratelimit
spec:
  ports:
  - name: http-port
    port: 8080
    targetPort: 8080
    protocol: TCP
  - name: grpc-port
    port: 8081
    targetPort: 8081
    protocol: TCP
  - name: http-debug
    port: 6070
    targetPort: 6070
    protocol: TCP
  selector:
    app: ratelimit
---
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: ratelimit
spec:
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      app: ratelimit
  strategy:
    type: Recreate
  template:
    metadata:
      labels:
        app: ratelimit
        sidecar.istio.io/inject: "false"
    spec:
      containers:
        # Latest image from https://hub.docker.com/r/envoyproxy/ratelimit/tags
      - image: envoyproxy/ratelimit:e059638d 
        imagePullPolicy: Always
        name: ratelimit
        command: ["/bin/ratelimit"]
        env:
        - name: LOG_LEVEL
          value: debug
        - name: REDIS_SOCKET_TYPE
          value: tcp
        - name: REDIS_URL
          value: redis:6379
        - name: USE_STATSD
          value: "false"
        - name: RUNTIME_ROOT
          value: /data
        - name: RUNTIME_SUBDIRECTORY
          value: ratelimit
        - name: RUNTIME_WATCH_ROOT
          value: "false"
        - name: RUNTIME_IGNOREDOTFILES
          value: "true"
        ports:
        - containerPort: 8080
        - containerPort: 8081
        - containerPort: 6070
        volumeMounts:
        - name: config-volume
          # $RUNTIME_ROOT/$RUNTIME_SUBDIRECTORY/$RUNTIME_APPDIRECTORY/config.yaml
          mountPath: /data/ratelimit/config
      volumes:
      - name: config-volume
        configMap:
          name: ratelimit-config

  2. 在ACK集群对应的KubeConfig环境下，执行以下命令，在集群中创建限流服务和限流服务依赖的Redis服务。

    kubectl apply -f ratelimit-svc.yaml

场景一：对服务的特定端口配置全局限流

对httpbin服务的8000端口进行限流。配置限流规则后，发往httpbin服务8000端口的所有请求都将受到流量速率限制。

  1. 使用以下内容，创建global-ratelimit-svc.yaml。

    展开查看global-ratelimit-svc.yaml

    apiVersion: istio.alibabacloud.com/v1beta1
kind: ASMGlobalRateLimiter
metadata:
  name: global-svc-test
  namespace: default
spec:
  workloadSelector:
    labels:
      app: httpbin
  rateLimitService:
    host: ratelimit.default.svc.cluster.local
    port: 8081
    timeout:
      seconds: 5
  isGateway: false
  configs:
  - name: httpbin
    limit:
      unit: MINUTE
      quota: 1
    match:
      vhost:
        name: '*'
        port: 8000

    部分字段说明如下。关于字段的更多信息，请参见ASMGlobalRateLimiter CRD说明。

    字段

    说明

    workloadSelector

    用于匹配限流生效的工作负载。本场景中全局限流生效于httpbin服务的工作负载，设置为app: httpbin。

    isGateway

    是否作用于网关。本示例中设定为false。

    rateLimitService

    限流服务的域名、端口和连接超时设置。根据场景一：对服务的特定端口配置全局限流中部署的限流服务，配置如下：

        host: ratelimit.default.svc.cluster.local
    port: 8081
    timeout:
      seconds: 5

    limit

    需要生效的限流配置参数。其中unit表示限流检测的时间单位，quota表示单位时间内允许的请求总量。

    本示例配置unit为MINUTE、quota为1，表示匹配路由上每分钟只能发送一个请求，超出的请求将被限流。

    vhost

    限流匹配的域名和路由项配置。在生效于应用服务时，name需要填写为'*'，port需要填写为服务的Service端口。

  2. 在ASM实例对应的KubeConfig环境下，执行以下命令，创建生效于应用服务httpbin入口流量的全局限流规则。 

    kubectl apply -f global-ratelimit-svc.yaml

  3. 执行以下命令，获取调谐完成的全局限流规则配置内容。

    kubectl get asmglobalratelimiter global-svc-test -o yaml

    展开查看预期输出

    apiVersion: istio.alibabacloud.com/v1
kind: ASMGlobalRateLimiter
metadata:
  name: global-svc-test
  namespace: default
spec:
  configs:
  - limit:
      quota: 1
      unit: MINUTE
    match:
      vhost:
        name: '*'
        port: 8000
    name: httpbin
  isGateway: false
  rateLimitService:
    host: ratelimit.default.svc.cluster.local
    port: 8081
    timeout:
      seconds: 5
  workloadSelector:
    labels:
      app: httpbin
status:
  config.yaml: |
    descriptors:
    - key: generic_key
      rate_limit:
        requests_per_unit: 1
        unit: MINUTE
      value: RateLimit[global-svc-test.default]-Id[3833670472]
    domain: ratelimit.default.svc.cluster.local
  message: ok
  status: successful

  4. 将上一步预期输出的ASMGlobalRateLimiter资源中status字段的config.yaml内容，粘贴至ratelimit-config.yaml，生成全局限流服务配置。

    ASMGlobalRateLimiter中status字段下的config.yaml字段中的字符串内容，需原样粘贴至ConfigMap中data中的同名config.yaml字段中。

    展开查看ratelimit-config.yaml

    apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
  name: ratelimit-config
data:
  config.yaml: |
    descriptors:
    - key: header_match
      rate_limit:
        requests_per_unit: 1
        unit: MINUTE
      value: RateLimit[global-svc-test.default]-Id[1492204717]
    domain: ratelimit.default.svc.cluster.local

  5. 在ACK集群对应的KubeConfig环境下，执行以下命令，在集群中更新全局限流服务配置。

    kubectl apply -f ratelimit-config.yaml

  6. 执行以下命令，进入sleep应用开启bash。 

    kubectl exec -it deploy/sleep -- sh

  7. 执行以下命令，连续访问httpbin服务两次。 

    curl httpbin:8000/get -v
curl httpbin:8000/get -v

    预期输出：

    < HTTP/1.1 429
< x-envoy-ratelimited: true
< x-ratelimit-limit: 1, 1;w=60
< x-ratelimit-remaining: 0
< x-ratelimit-reset: 5
< date: Thu, 26 Oct 2023 04:23:54 GMT
< server: envoy
< content-length: 0
< x-envoy-upstream-service-time: 2
< 
* Connection #0 to host httpbin left intact

    在全局限流配置中，限制1分钟之内只能有一次访问httpbin服务的请求。当连续两次访问httpbin服务时，可以看到第二条请求被限流，表明对注入Sidecar的应用服务入口流量配置全局限流成功。

场景二：在服务特定端口上，针对发往指定路径的请求进行限流

对httpbin服务的8000端口进行限流，并限制限流只生效在访问/headers路径的请求上。配置限流规则后，发往httpbin服务8000端口、且访问路径/headers的所有请求都将受到流量速率限制。

  1. 根据ASM版本，按需选择以下内容，创建global-ratelimit-svc.yaml。

    • ASM版本为1.19.0以下：

      展开查看YAML

      apiVersion: istio.alibabacloud.com/v1beta1
kind: ASMGlobalRateLimiter
metadata:
  name: global-svc-test
  namespace: default
spec:
  workloadSelector:
    labels:
      app: httpbin
  rateLimitService:
    host: ratelimit.default.svc.cluster.local
    port: 8081
    timeout:
      seconds: 5
  isGateway: false
  configs:
  - name: httpbin
    limit:
      unit: MINUTE
      quota: 1
    match:
      vhost:
        name: '*'
        port: 8000
        route:
          header_match:
          - name: ":path"
            prefix_match: "/headers"

    • ASM版本为1.19.0及以上：

      展开查看YAML

      apiVersion: istio.alibabacloud.com/v1beta1
kind: ASMGlobalRateLimiter
metadata:
  name: global-svc-test
  namespace: default
spec:
  workloadSelector:
    labels:
      app: httpbin
  rateLimitService:
    host: ratelimit.default.svc.cluster.local
    port: 8081
    timeout:
      seconds: 5
  isGateway: false
  configs:
  - name: httpbin
    limit:
      unit: SECOND
      quota: 100000
    match:
      vhost:
        name: '*'
        port: 8000
    limit_overrides:
    - request_match:
        header_match:
        - name: ":path"
          prefix_match: "/headers"
      limit:
        unit: MINUTE
        quota: 1

      部分字段说明如下。关于字段的更多信息，请参见ASMGlobalRateLimiter CRD说明。

      字段

      说明

      workloadSelector

      用于匹配限流生效的工作负载。本场景中全局限流生效于httpbin服务的工作负载，设置为app: httpbin。

      isGateway

      是否作用于网关。本示例设定为false。

      rateLimitService

      限流服务的域名、端口和连接超时设置。根据场景二：在服务特定端口上，针对发往指定路径的请求进行限流中部署的限流服务，配置如下：

          host: ratelimit.default.svc.cluster.local
    port: 8081
    timeout:
      seconds: 5

      limit

      需要生效的限流配置参数。其中unit表示限流检测的时间单位，quota表示单位时间内允许的请求总量。

      本示例配置unit为MINUTE、quota为1，表示匹配路由上每分钟只能发送一个请求，超出的请求将被限流。

      在ASM实例为1.19.0及以上版本，限流配置参数为每秒100000个请求，约等于没有限流，因为针对满足特定条件请求的限流生效在limit_overrides字段中。

      vhost

      限流匹配的域名和路由项配置。在生效于应用服务时，name需要填写为'*'，port需要填写为服务的Service端口。

      • 在ASM实例为1.19.0以下版本，您还可以在route中配置针对请求的Header匹配规则。本示例中匹配名为:path的特殊Header，即匹配请求的路径，语义为匹配所有路径以/开头的请求。

      • 在ASM实例为1.19.0及以上版本，在route中配置针对请求的Header匹配规则被移动到limit_overrides字段中。

      limit_overrides

      限流覆盖配置，仅支持ASM实例为1.19.0及以上版本。支持匹配请求的不同属性，并对匹配到的特定请求应用单独的限流配置。在本示例中，limit_overrides字段里指定了匹配特殊的Header :path，即匹配请求的路径，语义为匹配所有路径以/headers开头的请求。

  2. 在ASM实例对应的KubeConfig环境下，执行以下命令，创建生效于应用服务httpbin入口流量的全局限流规则。

    kubectl apply -f global-ratelimit-svc.yaml

  3. 执行以下命令，获取调谐完成的全局限流规则配置内容。

    kubectl get asmglobalratelimiter global-svc-test -o yaml

    展开查看预期输出

    apiVersion: istio.alibabacloud.com/v1
kind: ASMGlobalRateLimiter
metadata:
  name: global-svc-test
  namespace: default
spec:
  configs:
  - limit:
      quota: 100000
      unit: SECOND
    limit_overrides:
    - limit:
        quota: 1
        unit: MINUTE
      request_match:
        header_match:
        - name: :path
          prefix_match: /headers
    match:
      vhost:
        name: '*'
        port: 8000
    name: httpbin
  isGateway: false
  rateLimitService:
    host: ratelimit.default.svc.cluster.local
    port: 8081
    timeout:
      seconds: 5
  workloadSelector:
    labels:
      app: httpbin
status:
  config.yaml: |
    descriptors:
    - descriptors:
      - key: header_match
        rate_limit:
          requests_per_unit: 1
          unit: MINUTE
        value: RateLimit[global-svc-test.default]-Id[2613586978]
      key: generic_key
      rate_limit:
        requests_per_unit: 100000
        unit: SECOND
      value: RateLimit[global-svc-test.default]-Id[2613586978]
    domain: ratelimit.default.svc.cluster.local
  message: ok
  status: successful

  4. 将上一步预期输出的ASMGlobalRateLimiter资源中status字段的config.yaml内容，粘贴至ratelimit-config.yaml，生成全局限流服务配置。

    ASMGlobalRateLimiter中status字段下的config.yaml字段中的字符串内容，需原样粘贴至ConfigMap中data中的同名config.yaml字段中。

    展开查看ratelimit-config.yaml

    apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
  name: ratelimit-config
data:
  config.yaml: |
    descriptors:
    - descriptors:
      - key: header_match
        rate_limit:
          requests_per_unit: 1
          unit: MINUTE
        value: RateLimit[global-svc-test.default]-Id[2613586978]
      key: generic_key
      rate_limit:
        requests_per_unit: 100000
        unit: SECOND
      value: RateLimit[global-svc-test.default]-Id[2613586978]
    domain: ratelimit.default.svc.cluster.local

  5. 在ACK集群对应的KubeConfig环境下，执行以下命令，在集群中更新全局限流服务配置。

    kubectl apply -f ratelimit-config.yaml

  6. 执行以下命令，进入sleep应用开启bash。

    kubectl exec -it deploy/sleep -- sh

  7. 执行以下命令，连续访问httpbin服务的/headers路径两次。 

    curl httpbin:8000/headers -v
curl httpbin:8000/headers -v

    预期输出：

    < HTTP/1.1 429 Too Many Requests
< x-envoy-ratelimited: true
< x-ratelimit-limit: 1, 1;w=60
< x-ratelimit-remaining: 0
< x-ratelimit-reset: 5
< date: Thu, 26 Oct 2023 04:23:54 GMT
< server: envoy
< content-length: 0
< x-envoy-upstream-service-time: 2
< 
* Connection #0 to host httpbin left intact

    在全局限流配置中，限制在/headers路径上，1分钟之内只能有一次访问httpbin服务的请求。当连续两次访问httpbin服务的/headers路径时，可以看到第二条请求被限流，表明对注入Sidecar的应用服务入口流量配置全局限流成功。

  8. 执行以下命令，访问httpbin服务的/get路径。

    curl httpbin:8000/get -v

    展开查看预期输出

    *   Trying 192.168.243.21:8000...
* Connected to httpbin (192.168.243.21) port 8000 (#0)
> GET /get HTTP/1.1
> Host: httpbin:8000
> User-Agent: curl/8.1.2
> Accept: */*
>
< HTTP/1.1 200 OK
< server: envoy
< date: Thu, 11 Jan 2024 06:25:09 GMT
< content-type: application/json
< content-length: 431
< access-control-allow-origin: *
< access-control-allow-credentials: true
< x-envoy-upstream-service-time: 7
<
{
  "args": {},
  "headers": {
    "Accept": "*/*",
    "Host": "httpbin:8000",
    "User-Agent": "curl/8.1.2",
    "X-Envoy-Attempt-Count": "1",
    "X-Forwarded-Client-Cert": "By=spiffe://cluster.local/ns/default/sa/httpbin;Hash=be10819991ba1a354a89e68b3bed1553c12a4fba8b65fbe0f16299d552680b29;Subject=\"\";URI=spiffe://cluster.local/ns/default/sa/sleep"
  },
  "origin": "127.0.0.6",
  "url": "http://httpbin:8000/get"
}
* Connection #0 to host httpbin left intact

    可以看到发往httpbin服务其它路径的请求并未受到全局限流配置的影响，仍然可以正常访问。

相关操作

查看全局限流相关指标

全局限流会产生以下指标：

指标

指标类型

描述

envoy_cluster_ratelimit_ok

Counter

被全局限流服务放行的请求总数

envoy_cluster_ratelimit_over_limit

Counter

被全局限流服务判定为触发限流的请求总数

envoy_cluster_ratelimit_error

Counter

调用全局限流服务失败的请求总数

您可以通过配置Sidecar代理的proxyStatsMatcher使Sidecar代理上报相关指标，然后使用Prometheus采集并查看限流相关指标。

  1. 通过proxyStatsMatcher配置Sidecar代理上报限流指标。在配置proxyStatsMatcher时，选中正则匹配，配置为.*ratelimit.*。具体操作，请参见proxyStatsMatcher。

  2. 重新部署httpbin服务。具体操作，请参见重新部署工作负载。

  3. 参照场景一或在流量管理中心配置本地限流，完成本地限流配置及请求访问。

  4. 执行以下命令，查看httpbin服务的全局限流相关指标。

    kubectl exec -it deploy/httpbin -c istio-proxy -- curl localhost:15090/stats/prometheus|grep envoy_cluster_ratelimit

    预期输出：

    # TYPE envoy_cluster_ratelimit_ok counter
envoy_cluster_ratelimit_ok{cluster_name="inbound|80||"} 904
# TYPE envoy_cluster_ratelimit_over_limit counter
envoy_cluster_ratelimit_over_limit{cluster_name="inbound|80||"} 3223

配置全局限流指标采集和告警

您可以配置Prometheus实例采集网格代理暴露的全局限流相关指标，并基于关键指标配置告警规则，实现限流发生时的及时告警。本文以可观测监控Prometheus版为例说明如何配置全局限流指标采集和告警。

  1. 在可观测监控Prometheus版中，为数据面集群接入阿里云ASM组件或升级至最新版，以保证可观测监控Prometheus版可以采集到暴露的全局限流指标。关于接入组件的具体操作，请参见接入组件管理。（如果您已经集成自建Prometheus实现网格监控来采集服务网格指标，则无需做额外操作。）

  2. 创建针对全局限流的告警规则。具体操作，请参见通过自定义PromQL创建Prometheus告警规则。配置告警规则的关键参数的填写示例如下，其余参数可参考上述文档根据实际需求填写。

    参数

    示例

    说明

    自定义PromQL语句

    (sum by(namespace, service_istio_io_canonical_name) (increase(envoy_cluster_ratelimit_over_limit[1m]))) > 0

    通过increase查询最近1分钟之内被限流的请求数量，并根据触发限流的服务所在命名空间以及服务名称进行分组。当1分钟内被限流的请求数量大于0时触发告警。

    告警内容

    发生全局限流！命名空间：{{$labels.namespace}}，触发限流的服务：{{$labels.service_istio_io_canonical_name}}。当前1分钟内被限流的请求数量：{{ $value }}

    示例的告警信息展示了触发限流的服务所在命名空间以及服务名称，以及最近1分钟内发往该服务被限流的请求数量。

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