原文:K8S对外服务之Ingress (uml.org.cn)
一、Ingress 简介
service的作用体现在两个方面,对集群内部,它不断跟踪pod的变化,更新endpoint(端点)中对应pod的对象,提供了ip不断变化的pod的服务发现机制;对集群外部,他类似负载均衡器,可以在集群内外部对pod进行访问。
在Kubernetes中,Pod的IP地址和service的ClusterIP仅可以在集群网络内部使用,对于集群外的应用是不可见的。为了使外部的应用能够访问集群内的服务,Kubernetes目前提供了以下几种方案:
NodePort:将service暴露在节点网络上,NodePort背后就是Kube-Proxy,Kube-Proxy是沟通service网络、Pod网络和节点网络的桥梁。
测试环境使用还行,当有几十上百的服务在集群中运行时,NodePort的端口管理就是个灾难。因为每个端口只能是一种服务,端口范围只能是 30000-32767。
LoadBalancer:通过设置LoadBalancer映射到云服务商提供的LoadBalancer地址。这种用法仅用于在公有云服务提供商的云平台上设置 Service 的场景。受限于云平台,且通常在云平台部署LoadBalancer还需要额外的费用。
在service提交后,Kubernetes就会调用CloudProvider在公有云上为你创建一个负载均衡服务,并且把被代理的Pod的IP地址配置给负载均衡服务做后端。
externalIPs:service允许为其分配外部IP,如果外部IP路由到集群中一个或多个Node上,Service会被暴露给这些externalIPs。通过外部IP进入到集群的流量,将会被路由到Service的Endpoint上。
Ingress:只需一个或者少量的公网IP和LB,即可同时将多个HTTP服务暴露到外网,七层反向代理。
可以简单理解为service的service,它其实就是一组基于域名和URL路径,把用户的请求转发到一个或多个service的规则。
1、Ingress 组成
ingress:ingress是一个API对象,通过yaml文件来配置,ingress对象的作用是定义请求如何转发到service的规则,可以理解为配置模板。
ingress通过http或https暴露集群内部service,给service提供外部URL、负载均衡、SSL/TLS能力以及基于域名的反向代理。ingress要依靠 ingress-controller 来具体实现以上功能。
ingress-controller:
ingress-controller是具体实现反向代理及负载均衡的程序,对ingress定义的规则进行解析,根据配置的规则来实现请求转发。
ingress-controller并不是k8s自带的组件,实际上ingress-controller只是一个统称,用户可以选择不同的ingress-controller实现,目前,由k8s维护的ingress-controller只有google云的GCE与ingress-nginx两个,其他还有很多第三方维护的ingress-controller,具体可以参考官方文档。但是不管哪一种ingress-controller,实现的机制都大同小异,只是在具体配置上有差异。
一般来说,ingress-controller的形式都是一个pod,里面跑着daemon程序和反向代理程序。daemon负责不断监控集群的变化,根据 ingress对象生成配置并应用新配置到反向代理,比如ingress-nginx就是动态生成nginx配置,动态更新upstream,并在需要的时候reload程序应用新配置。为了方便,后面的例子都以k8s官方维护的ingress-nginx为例。
Ingress-Nginx github 地址:https://github.com/kubernetes/ingress-nginx
Ingress-Nginx 官方网站:https://kubernetes.github.io/ingress-nginx/
2、总结
ingress-controller才是负责具体转发的组件,通过各种方式将它暴露在集群入口,外部对集群的请求流量会先到 ingress-controller, 而ingress对象是用来告诉ingress-controller该如何转发请求,比如哪些域名、哪些URL要转发到哪些service等等。
二、Ingress 工作原理
ingress-controller通过和 kubernetes APIServer 交互,动态的去感知集群中ingress规则变化,
然后读取它,按照自定义的规则,规则就是写明了哪个域名对应哪个service,生成一段nginx配置,
再写到nginx-ingress-controller的pod里,这个ingress-controller的pod里运行着一个Nginx服务,控制器会把生成的 nginx配置写入 /etc/nginx.conf文件中,
然后reload一下使配置生效。以此达到域名区分配置和动态更新的作用。
三、部署 nginx-ingress-controller
1、部署ingress-controller pod及相关资源
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2、修改 ClusterRole 资源配置
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ingress 暴露服务的方式
方式一:Deployment+LoadBalancer 模式的 Service
如果要把ingress部署在公有云,那用这种方式比较合适。用Deployment部署ingress-controller,创建一个 type为 LoadBalancer 的 service 关联这组 pod。大部分公有云,都会为 LoadBalancer 的 service 自动创建一个负载均衡器,通常还绑定了公网地址。 只要把域名解析指向该地址,就实现了集群服务的对外暴露
方式二:DaemonSet+HostNetwork+nodeSelector
用DaemonSet结合nodeselector来部署ingress-controller到特定的node上,然后使用HostNetwork直接把该pod与宿主机node的网络打通,直接使用宿主机的80/433端口就能访问服务。这时,ingress-controller所在的node机器就很类似传统架构的边缘节点,比如机房入口的nginx服务器。该方式整个请求链路最简单,性能相对NodePort模式更好。缺点是由于直接利用宿主机节点的网络和端口,一个node只能部署一个ingress-controller pod。 比较适合大并发的生产环境使用。
方式三:Deployment+NodePort模式的Service
同样用deployment模式部署ingress-controller,并创建对应的service,但是type为NodePort。这样,ingress就会暴露在集群节点ip的特定端口上。由于nodeport暴露的端口是随机端口,一般会在前面再搭建一套负载均衡器来转发请求。该方式一般用于宿主机是相对固定的环境ip地址不变的场景。
NodePort方式暴露ingress虽然简单方便,但是NodePort多了一层NAT,在请求量级很大时可能对性能会有一定影响。
3、指定 nginx-ingress-controller 运行在 node02 节点
采用方式二:DaemonSet+HostNetwork+nodeSelector
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4、修改 Deployment 为 DaemonSet ,指定节点运行,并开启 hostNetwork 网络
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5、在所有 node 节点上传 nginx-ingress-controller 镜像压缩包 ingree.contro.tar.gz 到/opt/ingress 目录,并解压和加载镜像
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6、启动 nginx-ingress-controller
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到 node02 节点查看
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由于配置了 hostnetwork,nginx 已经在 node 主机本地监听 80/443/8181 端口。其中 8181 是 nginx-controller 默认配置的一个 default backend(Ingress 资源没有匹配的 rule 对象时,流量就会被导向这个 default backend)。这样,只要访问 node 主机有公网 IP,就可以直接映射域名来对外网暴露服务了。如果要 nginx 高可用的话,可以在多个 node上部署,并在前面再搭建一套 LVS+keepalived 做负载均衡。
7、创建 ingress 规则
创建一个 deploy 和 svc
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创建 ingress
用的是方法二
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8、测试访问
本地 host 添加域名解析
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9、查看 nginx-ingress-controller
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可以看到从 start server www.mcl.com 到 end server www.mcl.com 之间包含了此域名用于反向代理的配置
四、采用方式三:Deployment+NodePort模式的Service
1、下载 nginx-ingress-controller 和 ingress-nginx 暴露端口配置文件
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2、在所有 node 节点上传镜像包 ingress-controller-0.30.0.tar 到 /opt/ingress-nodeport 目录,并加载镜像
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3、启动 nginx-ingress-controller
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如果K8S Pod 调度失败,在 kubectl describe pod资源时显示:
Warning FailedScheduling 18s (x2 over 18s) default-scheduler 0/2 nodes are available: 2 node(s) didn't match node selector
解决方案:
给需要调度的node加上对应标签
相对上面这个Yaml文件的例子
kubectl label nodes node_name kubernetes.io/os=linux
删除Yaml文件中的nodeSelector,如果对节点没有要求的话,直接删除节点选择器即可
4、Ingress HTTP 代理访问
创建 deployment、Service、Ingress Yaml 资源
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5、测试访问
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6、Ingress HTTP 代理访问虚拟主机
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7、测试访问
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8、Ingress HTTPS 代理访问
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8.1 创建ssl证书
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8.2 创建 secret 资源进行存储
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8.3 创建 deployment、Service、Ingress Yaml 资源
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9、Nginx 进行 BasicAuth
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9.1 生成用户密码认证文件,创建 secret 资源进行存储
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9.2 创建 ingress 资源
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9.3 访问测试
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10、Nginx 进行重写
metadata.annotations 配置说明
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访问测试
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五、总结
ingress是k8s集群的请求入口,可以理解为对多个service的再次抽象
通常说的ingress一般包括ingress资源对象及ingress-controller两部分组成
ingress-controller有多种实现,社区原生的是ingress-nginx,根据具体需求选择
ingress自身的暴露有多种方式,需要根据基础环境及业务类型选择合适的方式