【k8s】——ingress原理和应用

一、前言

      我们说k8s 的服务(service)时说暴露了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。

二、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。

2.1 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。

2.2 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。

三、ingress初体验

      虽然 minikube 支持 LoadBalancer 类型的服务，但它并不会创建外部的负载均衡器，而是为这些服务开放一个 NodePort。这在使用 Ingress 时需要注意。

3.1 启动 Ingress Controller

minikube 已经内置了 ingress addon，只需要开启一下即可

$ minikube addons enable ingress

稍等一会，nginx-ingress-controller 和 default-http-backend 就会起来

$ kubectl get pods -n kube-system
NAME                             READY     STATUS    RESTARTS   AGE
default-http-backend-5374j       1/1       Running   0          1m
kube-addon-manager-minikube      1/1       Running   0          2m
kube-dns-268032401-rhrx6         3/3       Running   0          1m
kubernetes-dashboard-xh74p       1/1       Running   0          2m
nginx-ingress-controller-78mk6   1/1       Running   0          1m

3.2 创建 Ingress

首先启用一个 echo server 服务

$ kubectl run echoserver --image=gcr.io/google_containers/echoserver:1.4 --port=8080
$ kubectl expose deployment echoserver --type=NodePort
$ minikube service echoserver --url
http://192.168.64.36:31957

然后创建一个 Ingress，将 http://mini-echo.io 和 http://mini-web.io/echo 转发到刚才创建的 echoserver 服务上

$ cat <

为了访问 mini-echo.io 和 mini-web.io 这两个域名，手动在 hosts 中增加一个映射

$ echo "$(minikube ip) mini-echo.io mini-web.io" | sudo tee -a /etc/hosts

然后，就可以通过 http://mini-echo.io 和 http://mini-web.io/echo 来访问服务了。

3.3 使用 xip.io

前面的方法需要每次在使用不同域名时手动配置 hosts，借助 xip.io 可以省掉这个步骤。

跟前面类似，先启动一个 nginx 服务

$ kubectl run nginx --image=nginx --port=80
$ kubectl expose deployment nginx --type=NodePort

然后创建 Ingress，与前面不同的是 host 使用 nginx.$(minikube ip).xip.io：

$ cat <

然后就可以直接访问该域名了

$ curl nginx.$(minikube ip).xip.io

四、参考资料

1、k8s ingress原理及ingress-nginx部署测试

2、minikube使用ingress

3、马哥_K8s进阶实战(4)Service/Ingress