前篇文章说了service，这篇文章来折腾下ingress这个玩意。
ingress是啥东东
上篇文章介绍service时有说了暴露了service的三种方式ClusterIP、NodePort与LoadBalance，这几种方式都是在service的维度提供的，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。但是，单独用service暴露服务的方式，在实际生产环境中不太合适：
ClusterIP的方式只能在集群内部访问。
NodePort方式的话，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的端口管理是灾难。
LoadBalance方式受限于云平台，且通常在云平台部署ELB还需要额外的费用。
所幸k8s还提供了一种集群维度暴露服务的方式，也就是ingress。ingress可以简单理解为service的service，他通过独立的ingress对象来制定请求转发的规则，把请求路由到一个或多个service中。这样就把服务与请求规则解耦了，可以从业务维度统一考虑业务的暴露，而不用为每个service单独考虑。
举个例子，现在集群有api、文件存储、前端3个service，可以通过一个ingress对象来实现图中的请求转发：
ingress规则是很灵活的，可以根据不同域名、不同path转发请求到不同的service，并且支持https/http。
ingress与ingress-controller
要理解ingress，需要区分两个概念，ingress和ingress-controller：
- ingress对象：
指的是k8s中的一个api对象，一般用yaml配置。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-controller：
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。
简单来说，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path要转发到哪些服务等等。
ingress-controller
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nginx-ingress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nginx-ingress为例。
ingress
ingress是一个API对象，和其他对象一样，通过yaml文件来配置。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host的方向代理。ingress要依靠ingress-controller来具体实现以上功能。前一小节的图如果用ingress来表示，大概就是如下配置：
apiVersion: extensions/v1beta1
kind: Ingress
metadata:
name: abc-ingress
annotations:
kubernetes.io/ingress.class: "nginx"
nginx.ingress.kubernetes.io/use-regex: "true"
spec:
tls:
- hosts:
- api.abc.com
secretName: abc-tls
rules:
- host: api.abc.com
http:
paths:
- backend:
serviceName: apiserver
servicePort: 80
- host: www.abc.com
http:
paths:
- path: /image/*
backend:
serviceName: fileserver
servicePort: 80
- host: www.abc.com
http:
paths:
- backend:
serviceName: feserver
servicePort: 8080与其他k8s对象一样，ingress配置也包含了apiVersion、kind、metadata、spec等关键字段。有几个关注的在spec字段中，tls用于定义https密钥、证书。rule用于指定请求路由规则。这里值得关注的是metadata.annotations字段。在ingress配置中，annotations很重要。前面有说ingress-controller有很多不同的实现，而不同的ingress-controller就可以根据"kubernetes.io/ingress.class:"来判断要使用哪些ingress配置，同时，不同的ingress-controller也有对应的annotations配置，用于自定义一些参数。列如上面配置的'nginx.ingress.kubernetes.io/use-regex: "true"',最终是在生成nginx配置中，会采用location ~来表示正则匹配。
ingress的部署
ingress的部署，需要考虑两个方面：
- ingress-controller是作为pod来运行的，以什么方式部署比较好
- ingress解决了把如何请求路由到集群内部，那它自己怎么暴露给外部比较好
下面列举一些目前常见的部署和暴露方式，具体使用哪种方式还是得根据实际需求来考虑决定。
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。
Deployment+NodePort模式的Service
同样用deployment模式部署ingress-controller，并创建对应的服务，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。
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。
ingress测试
我们来实际部署和简单测试一下ingress。测试集群中已经部署有2个服务gowebhost与gowebip，每次请求能返回容器hostname与ip。测试搭建一个ingress来实现通过域名的不同path来访问这两个服务：
测试ingress使用k8s社区的ingress-nginx，部署方式用DaemonSet+HostNetwork。
部署ingress-controller
部署ingress-controller pod及相关资源
官方文档中，部署只要简单的执行一个yaml
https://raw.githubusercontent.com/kubernetes/ingress-nginx/master/deploy/static/mandatory.yamlmandatory.yaml这一个yaml中包含了很多资源的创建，包括namespace、ConfigMap、role，ServiceAccount等等所有部署ingress-controller需要的资源，配置太多就不粘出来了，我们重点看下deployment部分：
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
name: nginx-ingress-controller
namespace: ingress-nginx
labels:
app.kubernetes.io/name: ingress-nginx
app.kubernetes.io/part-of: ingress-nginx
spec:
replicas: 1
selector:
matchLabels:
app.kubernetes.io/name: ingress-nginx
app.kubernetes.io/part-of: ingress-nginx
template:
metadata:
labels:
app.kubernetes.io/name: ingress-nginx
app.kubernetes.io/part-of: ingress-nginx
annotations:
prometheus.io/port: "10254"
prometheus.io/scrape: "true"
spec:
serviceAccountName: nginx-ingress-serviceaccount
containers:
- name: nginx-ingress-controller
image: quay.io/kubernetes-ingress-controller/nginx-ingress-controller:0.25.0
args:
- /nginx-ingress-controller
- --configmap=$(POD_NAMESPACE)/nginx-configuration
- --tcp-services-configmap=$(POD_NAMESPACE)/tcp-services
- --udp-services-configmap=$(POD_NAMESPACE)/udp-services
- --publish-service=$(POD_NAMESPACE)/ingress-nginx
- --annotations-prefix=nginx.ingress.kubernetes.io
securityContext:
allowPrivilegeEscalation: true
capabilities:
drop:
- ALL
add:
- NET_BIND_SERVICE
# www-data -> 33
runAsUser: 33
env:
- name: POD_NAME
valueFrom:
fieldRef:
fieldPath: metadata.name
- name: POD_NAMESPACE
valueFrom:
fieldRef:
fieldPath: metadata.namespace
ports:
- name: http
containerPort: 80
- name: https
containerPort: 443
livenessProbe:
failureThreshold: 3
httpGet:
path: /healthz
port: 10254
scheme: HTTP
initialDelaySeconds: 10
periodSeconds: 10
successThreshold: 1
timeoutSeconds: 10
readinessProbe:
failureThreshold: 3
httpGet:
path: /healthz
port: 10254
scheme: HTTP
periodSeconds: 10
successThreshold: 1
timeoutSeconds: 10
可以看到主要使用了“quay.io/kubernetes-ingress-controller/nginx-ingress-controller:0.25.0”这个镜像，指定了一些启动参数。同时开放了80与443两个端口，并在10254端口做了健康检查。
我们需要使用daemonset部署到特定node，需要修改部分配置：先给要部署nginx-ingress的node打上特定标签,这里测试部署在"node-1"这个节点。
$ kubectl label node node-1 isIngress="true"然后修改上面mandatory.yaml的deployment部分配置为：
# 修改api版本及kind
# apiVersion: apps/v1
# kind: Deployment
apiVersion: extensions/v1beta1
kind: DaemonSet
metadata:
name: nginx-ingress-controller
namespace: ingress-nginx
labels:
app.kubernetes.io/name: ingress-nginx
app.kubernetes.io/part-of: ingress-nginx
spec:
# 删除Replicas
# replicas: 1
selector:
matchLabels:
app.kubernetes.io/name: ingress-nginx
app.kubernetes.io/part-of: ingress-nginx
template:
metadata:
labels:
app.kubernetes.io/name: ingress-nginx
app.kubernetes.io/part-of: ingress-nginx
annotations:
prometheus.io/port: "10254"
prometheus.io/scrape: "true"
spec:
serviceAccountName: nginx-ingress-serviceaccount
# 选择对应标签的node
nodeSelector:
isIngress: "true"
# 使用hostNetwork暴露服务
hostNetwork: true
containers:
- name: nginx-ingress-controller
image: quay.io/kubernetes-ingress-controller/nginx-ingress-controller:0.25.0
args:
- /nginx-ingress-controller
- --configmap=$(POD_NAMESPACE)/nginx-configuration
- --tcp-services-configmap=$(POD_NAMESPACE)/tcp-services
- --udp-services-configmap=$(POD_NAMESPACE)/udp-services
- --publish-service=$(POD_NAMESPACE)/ingress-nginx
- --annotations-prefix=nginx.ingress.kubernetes.io
securityContext:
allowPrivilegeEscalation: true
capabilities:
drop:
- ALL
add:
- NET_BIND_SERVICE
# www-data -> 33
runAsUser: 33
env:
- name: POD_NAME
valueFrom:
fieldRef:
fieldPath: metadata.name
- name: POD_NAMESPACE
valueFrom:
fieldRef:
fieldPath: metadata.namespace
ports:
- name: http
containerPort: 80
- name: https
containerPort: 443
livenessProbe:
failureThreshold: 3
httpGet:
path: /healthz
port: 10254
scheme: HTTP
initialDelaySeconds: 10
periodSeconds: 10
successThreshold: 1
timeoutSeconds: 10
readinessProbe:
failureThreshold: 3
httpGet:
path: /healthz
port: 10254
scheme: HTTP
periodSeconds: 10
successThreshold: 1
timeoutSeconds: 10
修改完后执行apply,并检查服务
$ kubectl apply -f mandatory.yaml
namespace/ingress-nginx created
configmap/nginx-configuration created
configmap/tcp-services created
configmap/udp-services created
serviceaccount/nginx-ingress-serviceaccount created
clusterrole.rbac.authorization.k8s.io/nginx-ingress-clusterrole created
role.rbac.authorization.k8s.io/nginx-ingress-role created
rolebinding.rbac.authorization.k8s.io/nginx-ingress-role-nisa-binding created
clusterrolebinding.rbac.authorization.k8s.io/nginx-ingress-clusterrole-nisa-binding created
daemonset.extensions/nginx-ingress-controller created
# 检查部署情况
$ kubectl get daemonset -n ingress-nginx
NAME DESIRED CURRENT READY UP-TO-DATE AVAILABLE NODE SELECTOR AGE
nginx-ingress-controller 1 1 1 1 1 isIngress=true 101s
$ kubectl get po -n ingress-nginx -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATES
nginx-ingress-controller-fxx68 1/1 Running 0 117s 172.16.201.108 node-1 可以看到，nginx-controller的pod已经部署在在node-1上了。
暴露nginx-controller
到node-1上看下本地端口：
[root@node-1 ~]# netstat -lntup | grep nginx
tcp 0 0 0.0.0.0:80 0.0.0.0:* LISTEN 2654/nginx: master
tcp 0 0 0.0.0.0:8181 0.0.0.0:* LISTEN 2654/nginx: master
tcp 0 0 0.0.0.0:443 0.0.0.0:* LISTEN 2654/nginx: master
tcp6 0 0 :::10254 :::* LISTEN 2632/nginx-ingress-
tcp6 0 0 :::80 :::* LISTEN 2654/nginx: master
tcp6 0 0 :::8181 :::* LISTEN 2654/nginx: master
tcp6 0 0 :::443 :::* LISTEN 2654/nginx: master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。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+keepalive做负载均衡。用hostnetwork的另一个好处是，如果lvs用DR模式的话，是不支持端口映射的，这时候如果用nodeport，暴露非标准的端口，管理起来会很麻烦。
配置ingress资源
部署完ingress-controller，接下来就按照测试的需求来创建ingress资源。
# ingresstest.yaml
apiVersion: extensions/v1beta1
kind: Ingress
metadata:
name: ingress-test
annotations:
kubernetes.io/ingress.class: "nginx"
# 开启use-regex，启用path的正则匹配
nginx.ingress.kubernetes.io/use-regex: "true"
spec:
rules:
# 定义域名
- host: test.ingress.com
http:
paths:
# 不同path转发到不同端口
- path: /ip
backend:
serviceName: gowebip-svc
servicePort: 80
- path: /host
backend:
serviceName: gowebhost-svc
servicePort: 80部署资源
$ kubectl apply -f ingresstest.yaml测试访问
部署好以后，做一条本地host来模拟解析test.ingress.com到node的ip地址。测试访问
可以看到，请求不同的path已经按照需求请求到不同服务了。
由于没有配置默认后端，所以访问其他path会提示404：
关于ingress-nginx
关于ingress-nginx多说几句，上面测试的例子是非常简单的，实际ingress-nginx的有非常多的配置，都可以单独开几篇文章来讨论了。但本文主要想说明ingress，所以不过多涉及。具体可以参考ingress-nginx的官方文档。同时，在生产环境使用ingress-nginx还有很多要考虑的地方，这篇文章写得很好，总结了不少最佳实践，值得参考。
最后
- 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
参考
Kubernetes Document
NGINX Ingress Controller Document
Kubernetes Ingress Controller的使用介绍及高可用落地
通俗理解Kubernetes中Service、Ingress与Ingress Controller的作用与关系