kubernetes对象之Ingress

概述

向外网暴露集群内服务，以使客户端能够访问，有以下几种方法，本文重点描述Ingress。

LoadBalancer

LoadBalancer一般由云服务供应商提供或者用户自定义，运行在集群之外。在创建service时为其配置LoadBalancer相关参数，当从外网访问集群内servcie时，用户直接连接到LoadBalancer服务器，LoadBalancer服务器再将流量转发到集群内service。Loadbalancer配置及使用方法与各云服务供应商有关，本文不详细描述。

NodePort

这种方式要求集群中部分节点有被外网访问的能力。Kubernetes为每个NodePort类型的服务在集群中的每个节点上分配至少一个主机网络端口号。客户通过能被外网访问的节点IP加上节点端口的方式访问服务。大多数情况下不会通过这种方式向集群外暴露服务，原因有四。

• 其一：大多情况下，为了安全起见，集群中的节点位于完全内网环境中，不应该有被外网直接访问的能力。一般外网访问集群中的节点都是通过边界服务器如网关、跳板等，而这种边界服务器需要通过各种方式进行安全加固。
• 其二：如果集群内节点可以从外网直接访问的话，则会将集群内节点地址、服务名称、端口号等信息直接暴露在外，非常不安全。
• 其三：服务端口号一般由系统自动分配，并非固定，而服务名称也可能发生变更，此时外部客户端需要跟踪变更并修改，属于重试耦合。
• 其四：这种方式，每个服务至少向外网暴露一个端口号，当服务很多时不易于管理。

Ingress

Ingress不是某种产品、组件的名称，它应该是kubernetes向集群外暴露服务的一种思路、技术，用户完全可以根据这种思路提供自己的Ingress实现，当然kubernetes提供了默认Ingress实现还有其它第三方实现，一般无需自己开发。它的思路是这样的，首先在集群内运行一个服务或者pod也可以是容器，不管是什么它至少应该有一个外网可以访问的IP，至少向外网开放一个端口号，让它充当反向代理服务器。当外网想要访问集群内service时，只需访问这个反向代理服务器并指定相关参数，代理服务器根据请求参数并结合内部规则，将请求转发到service。这种思路与LoadBalancer的不同之处是它就位于集群内，而LoadBalancer位于集群外。与NodePort的不同之处是集群只向外暴露一个服务或者pod等，而NodePort是暴露全部service。

Kubernetes用nginx实现反向代理服务器，称为Ingress Controller，是pod类型资源。同时提供了Ingress类型对象，通过创建Ingress对象配置nginx反向代理服务器的转发规则。Nginx反向代理服务器收到来自外网的请求后，用请求的URL地址、请求头字段区别不同service，然后转发请求。

部署Ingress Controller

在Kubernetes中，Ingress Controller典型是pod类型资源，其部署方式与普通pod相同，通过Deployment、DaemonSet等副本控制器部署，其中更值推荐的是DaemonSet方式。Ingress Controller需要部署在具备连通外网能力的节点上，首先在目标节点打上Ingress Controller专用标签，然后在DaemonSet的配置文件中配置节点选择器选中此类标签，控制pod实例可以部署的节点，通过为节点增减相关标签控制Ingress Controller的pod实例个数。Ingress Controller一般占用两个节点主机端口，http用80，https用443。详细参考：这里。外网通过http://节点外网ip:80/...或者https://节点外网ip:80/...就可以访问内部服务了，当前首先需要创建Ingress对象配置访问策略。

创建Ingress对象

本节通过创建各种Ingress对象，展示Ingress的各种典型用法。

Single Service Ingress

配置文件:

apiVersion: extensions/v1beta1
kind: Ingress
metadata:
  name: test-ingress
spec:
  backend:
    serviceName: testsvc
    servicePort: 80

然后通过kubectl create -f创建对象,这同创建一般对象并没有很多区别,前面已经多次提到过,这里不再详细描述

查看对象:

$ kubectl get ing
NAME                RULE          BACKEND        ADDRESS
test-ingress        -             testsvc:80     107.178.254.228

以上配置中没有具体的rule，所以诸如http(s)://107.178.254.228/xxx之类的请求都转发到testsvc的80端口。

其于URL转发(Simple fanout)

假如要实现以下目标:

foo.bar.com -> 178.91.123.132 -> / foo    s1:80
                                 / bar    s2:80

其中foo.bar.com是http请求体头部中的host字段，178.91.123.132是Ingress Controller外网地址，当请求路径与/foo匹配时转发到s1服务的80端口，当与/bar匹配时转发到s2服务的80端口，其最核心逻辑是用URL区分不同服务。

配置如下：

apiVersion: extensions/v1beta1
kind: Ingress
metadata:
  name: test
  annotations:
    nginx.ingress.kubernetes.io/rewrite-target: /
spec:
  rules:
  - host: foo.bar.com
    http:
      paths:
      - path: /foo
        backend:
          serviceName: s1
          servicePort: 80
      - path: /bar
        backend:
          serviceName: s2
          servicePort: 80

查看对象:

$ kubectl get ing
NAME      RULE          BACKEND   ADDRESS
test      -
          foo.bar.com
          /foo          s1:80
          /bar          s2:80

基于名称的虚拟主机(Name based virtual hosting)

实现如下目录:

foo.bar.com --|                 |-> foo.bar.com s1:80
              | 178.91.123.132  |
bar.foo.com --|                 |-> bar.foo.com s2:8

这种方式的核心逻辑是用http请求中的host字段区分不同服务，而不是URL。如host: foo.bar.com的请求被转发到s1服务80端口，如host: bar.foo.com的请求被转发到s2服务80端口。

配置：

apiVersion: extensions/v1beta1
kind: Ingress
metadata:
  name: test
spec:
  rules:
  - host: foo.bar.com
    http:
      paths:
      - backend:
          serviceName: s1
          servicePort: 80
  - host: bar.foo.com
    http:
      paths:
      - backend:
          serviceName: s2
          servicePort: 80
apiVersion: extensions/v1beta1
kind: Ingress
metadata:
  name: test
spec:
  rules:
  - host: foo.bar.com
    http:
      paths:
      - backend:
          serviceName: s1
          servicePort: 80
  - host: bar.foo.com
    http:
      paths:
      - backend:
          serviceName: s2
          servicePort: 80

TLS

利用Secret类型对象为Ingress Controller提供私钥及证书，对通信链路加密。

Secret配置：

apiVersion: v1
data:
  tls.crt: base64 encoded cert
  tls.key: base64 encoded key
kind: Secret
metadata:
  name: testsecret
  namespace: default
type: Secret

在Ingress对象中引用

apiVersion: extensions/v1beta1
kind: Ingress
metadata:
  name: no-rules-map
spec:
  tls:
  - secretName: testsecret
  backend:
    serviceName: s1
    servicePort: 80

** 更新Ingress对象**

使用kubectl edit命令编辑Ingress实时对象：

$ kubectl get ing
NAME      RULE          BACKEND   ADDRESS
test      -                       178.91.123.132
          foo.bar.com
          /foo          s1:80
$ kubectl edit ing test

在弹出的编辑器中修改：

spec:
  rules:
  - host: foo.bar.com
    http:
      paths:
      - backend:
          serviceName: s1
          servicePort: 80
        path: /foo
  - host: bar.baz.com
    http:
      paths:
      - backend:
          serviceName: s2
          servicePort: 80
        path: /foo
..

保存关稍后确认更新：

$ kubectl get ing
NAME      RULE          BACKEND   ADDRESS
test      -                       178.91.123.132
          foo.bar.com
          /foo          s1:80
          bar.baz.com
          /foo          s2:80

参考：

$ kubectl get ing
NAME      RULE          BACKEND   ADDRESS
test      -                       178.91.123.132
          foo.bar.com
          /foo          s1:80
          bar.baz.com
          /foo          s2:80

Ingress-NginX传递自定义header

问题现场:

配置好Ingress之后可以通过Ingress正常访问系统，但是输入用户名密码之后登陆失败。但是通过NodePort暴露服务时可以正常访问和登录。接下来进过调试发现是在获取用户信息时出错，无法从Request header中取到自定义的用户信息字段。

参考此文章发现，NginX默认会将用户自定义的header过滤掉，除非开启 underscores_in_headers ，经过测试，在NginX中开启 underscores_in_headers 之后系统登录正常。那么如何在Ingress-NginX中开启此项呢：

kind: ConfigMap
apiVersion: v1
metadata:
  name: nginx-configuration
  namespace: ingress-nginx
  labels:
    app: ingress-nginx
data:
  enable-underscores-in-headers: "true"

参考链接1：

参考链接2

kubernetes对象之Ingress