kubernetes(9)——ingress

1. ingress概述

我们知道service的表现形式为IP:PORT，即工作在第四层传输层（TCP/IP层），那么对于不同的URL地址经常对应用不同的后端服务或者虚拟服务器，这些应用层的转发机制仅通过kubernetes的service机制是无法实现的，这种情况我们可以使用ingress策略定义和一个具体的ingress Controller，两者结合实现一个完整的Ingress 负载均衡，这个负载均衡是基于nginx七层反向代理来实现。

k8s 对外暴露服务（service）主要有两种方式：NotePort, LoadBalance， 此外externalIPs也可以使各类service对外提供服务，但是当集群服务很多的时候，NodePort方式最大的缺点是会占用很多集群机器的端口；LB方式最大的缺点则是每个service一个LB又有点浪费和麻烦，并且需要k8s之外的支持； 而ingress则只需要一个NodePort或者一个LB就可以满足所有service对外服务的需求。工作机制大致可以用下图表示：

一种全局的、为了代理不同后端 Service 而设置的负载均衡服务，就是 Kubernetes 里的Ingress 服务。

Ingress由两部分组成：Ingress controller和Ingress服务

Ingress Controller 会根据你定义的 Ingress 对象，提供对应的代理能力。业界常用的各种反向代理项目，比如 Nginx、HAProxy、Envoy、Traefik 等，都已经为Kubernetes 专门维护了对应的 Ingress Controller。

实际上，ingress相当于一个7层的负载均衡器，是k8s对反向代理的一个抽象。大概的工作原理也确实类似于Nginx，可以理解成在 Ingress 里建立一个个映射规则 , ingress Controller 通过监听 Ingress这个api对象里的配置规则并转化成 Nginx 的配置（kubernetes声明式API和控制循环） , 然后对外部提供服务。ingress包括：ingress controller和ingress resources

ingress controller： 核心是一个deployment，实现方式有很多，比如nginx, Contour, Haproxy, trafik, Istio，需要编写的yaml有：Deployment, Service, ConfigMap, ServiceAccount（Auth），其中service的类型可以是NodePort或者LoadBalancer。

ingress resources： 这个就是一个类型为Ingress的k8s api对象了，这部分则是面向开发人员。

Kubernetes给出的方案就是Ingress，Ingress包含了两大主件Ingress Controller和Ingress。

Ingress解决的是新的服务加入后，域名和服务的对应问题，基本上是一个ingress的对象，通过yaml进行创建和更新进行加载。

Ingress Controller是将Ingress这种变化生成一段Nginx的配置，然后将这个配置通过Kubernetes API写到Nginx的Pod中，然后reload.（注意：写入 nginx.conf 的不是service的地址，而是service backend 的 pod 的地址，避免在 service 在增加一层负载均衡转发）

从上图中可以很清晰的看到，实际上请求进来还是被负载均衡器拦截，比如 nginx，然后 Ingress Controller 通过跟 Ingress 交互得知某个域名对应哪个 service，再通过跟 kubernetes API 交互得知 service 地址等信息；综合以后生成配置文件实时写入负载均衡器，然后负载均衡器 reload 该规则便可实现服务发现，即动态映射

了解了以上内容以后，这也就很好的说明了我为什么喜欢把负载均衡器部署为 Daemon Set；因为无论如何请求首先是被负载均衡器拦截的，所以在每个 node 上都部署一下，同时 hostport 方式监听 80 端口；那么就解决了其他方式部署不确定 负载均衡器在哪的问题，同时访问每个 node 的 80 都能正确解析请求；如果前端再 放个 nginx 就又实现了一层负载均衡。

Ingress Controller 会根据你定义的 Ingress 对象，提供对应的代理能力。业界常用的各种反向代理项目，比如 Nginx、HAProxy、Envoy、Traefik 等，都已经为Kubernetes 专门维护了对应的 Ingress Controller。

2. ingress-nginx 部署

官网：https://kubernetes.github.io/ingress-nginx/

应用ingress controller定义文件
$ kubectl apply -fhttps://raw.githubusercontent.com/kubernetes/ingress-nginx/nginx-0.30.0/deploy/static/mandatory.yaml

应用ingress-service定义文件
$ kubectl apply -fhttps://raw.githubusercontent.com/kubernetes/ingress-nginx/nginx-0.30.0/deploy/static/provider/baremetal/service-nodeport.yaml

• ingress调度的是后端的service，而不是pod
• ingress controller 是与k8s集群做交互的，感知etcd的变化

首先拉取 ingress-controller镜像至harbor仓库


编辑此文件，把镜像的位置换成本地仓库中镜像的位置

应用ingress controller定义文件


应用ingress-service定义文件

3. 创建ingress服务

apiVersion: networking.k8s.io/v1beta1
kind: Ingress
metadata:
  name: ingress-demo
spec:
  backend:
    serviceName: ingress-nginx
    servicePort: 80

创建 service.yaml文件

kind: Service
apiVersion: v1
metadata:
  name: ingress-nginx
spec:
  ports:
    - protocol: TCP
      port: 80
      targetPort: 80
  selector:
    app: nginx

[kubeadm@server1 ingress]$ \vi ingress.yaml
[kubeadm@server1 ingress]$ vim ingress.yaml 
[kubeadm@server1 ingress]$ vim service.yaml
[kubeadm@server1 ingress]$ kubectl apply -f service.yaml 
service/myservice created
[kubeadm@server1 ingress]$ kubectl apply -f ingress.yaml 
ingress.networking.k8s.io/ingress-demo created
[kubeadm@server1 ingress]$ 

ingress-demo调度ingress-nginx这个服务，服务后端pod的ip为10.244.1.61和10.244.2.34

[kubeadm@server1 ingress]$ kubectl -n ingress-nginx get svc
NAME            TYPE       CLUSTER-IP    EXTERNAL-IP   PORT(S)                      AGE
ingress-nginx   NodePort   10.99.32.59   <none>        80:30016/TCP,443:31941/TCP   31m
[kubeadm@server1 ingress]$ 

外部访问(需要加端口，因为该服务是nodeport形式)

实现service服务中的负载均衡，因为ingress-nginx也是通过nodeport模式的端口暴露，实现外部访问

4. 通过域名的形式来访问后端

5. 通过不同的域名定义到不同的后端

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: deployment-myapp
spec:
  replicas: 2
  selector:
    matchLabels:
      app: myapp
  template:
    metadata:
      labels:
        app: myapp
    spec:
      containers:
      - name: myapp
        image: reg.westos.org/k8s/myapp:v2
        ports:
        - containerPort: 80


---
kind: Service
apiVersion: v1
metadata:
  name: myservice
spec:
  ports:
    - protocol: TCP
      port: 80
      targetPort: 80
  selector:
    app: myapp
  type: ClusterIP

---

apiVersion: networking.k8s.io/v1beta1
kind: Ingress
metadata:
  name: ingress-example
spec:
  rules:
  - host: www2.westos.org
    http:
      paths:
      - path: /
        backend:
          serviceName: myservice
          servicePort: 80

[kubeadm@server1 ingress]$ kubectl get ingress
NAME              CLASS    HOSTS             ADDRESS       PORTS   AGE
ingress-demo      <none>   www1.westos.org   10.99.32.59   80      36m
ingress-example   <none>   www2.westos.org   10.99.32.59   80      3m22s
[kubeadm@server1 ingress]$ 

访问www2.westos.org时访问到v2

访问www1.westos.org时访问到v1

访问不同的域名，访问到的后端service不同，负载到不同的pod后端

6. 访问同一域名，不同的path时，调度到不同的后端apiVersion: extensions/v1beta1

kind: Ingress
metadata:
  name: ingress-hello
  annotations:
    nginx.ingress.kubernetes.io/rewrite-target: /
spec:
  rules:
  - host: www3.westos.org 
    http:
      paths:
      - path: /1 
        backend:
          serviceName: ingress-nginx
          servicePort: 80 
      paths:
      - path: /2
        backend:
          serviceName: myservice
          servicePort: 80