k8s的对外服务---ingress

service的作用体现在两个方面：

1. 集群内部：不断追踪pod的变化。他会更新endpoint中的pod对象，基于pod的IP地址不断变化的一种服务发现机制。

2. 集群外部：类似负载均衡器，把流量IP+端口，不涉及转发url(http、https)。把请求转发到pod当中。

service有四种类型：

ClusterIP：创建service的默认类型

NodePort：容器端口 > service端口 > nodeport。 设定了nodeport后，每个节点都会有一个端口被打开。 端口范围：30000-32767。 访问：节点ip+30000-32767实现负载均衡

loadbalancer：云平台上的一种service服务。云平台提供负载均衡的IP地址

extrenal：域名映射。

什么是ingress？

ingress是一个API对象，通过yaml文件进行配置。

ingress的作用：是定义请求如何转发到service的规则。相当于一个配置模板

ingress通过http和https暴露集群内部的service。

ingress给service提供外部的URL域名，负载均衡以及ssl/tls(加密的https)的能力。实现一个基于域名的负载均衡。

ingress-controller

ingress-controller的作用就是具体的实现反向代理和负载均衡的程序。对ingress定义的规则进行解析。根据ingress的配置规则进行请求转发。

ingress-controlle是以pod的方式运行在集群中

ingress-controller不是k8s自带的组件功能。他是一个统称，只要这个组件可以实现反向代理和负载均衡可以对ingress进行解析的、可以根据规则请求转发的都是ingress-controller

nginx-ingress-controller、traefik都是开源的ingress-controller

ingress资源的定义项

1、 定义外部流量的路由规则

2、 定义了服务的暴露方式、主机名、访问路径和其他的选项。

3、 实现负载均衡。这是由ingress-controller实现的。

ingress暴露服务的方式

1、 deployment+LoadBalancer模式：这种模式是将ingress部署在公有云。例如：华为云、阿里云、腾讯云等

在ingress的配置文件内会有一个type。type会以键值对形式设置 type: LoadBalancer

公有云平台会为 LoadBalancer 的service创建一个负载均衡器。绑定一个公网地址。通过域名指向公网地址。就可以实现集群对外暴露。

2、 DaemonSet+hostnetwork+nodeSelector模式：

其中DaemonSet会在每个节点创建一个pod。

hostnetwork表示pod和节点主机共享网络命名空间。容器内可以直接使用节点主机的IP+端口。pod中的容器可以直接访问主机上的网络资源。

nodeSelector根据标签来选择部署的节点。nginx-ingress-controller部署的节点。

缺点：直接利用节点主机的网络和端口。一个node之内部署一个ingress-controller pod。

DaemonSet+hostnetwork+nodeSelector模式性能最好，比较适合大并发的生产环境。

ingress的数据流向图：

1. 客户端发起请求域名将先到DNS

2. DNS开始解析域名。映射到ingress-controller所在的节点

3. ingress-controller以pod形式运行在节点上。hostnetwork可以和节点主机共享网络

4. ingress的配置来定义URL的地址

5. 根据ingress的标签匹配将请求转发到service

6. service寻找endpoints发现匹配能够转发的pod

7. 最终还是由ingress-controller将(http/https)请求转发到不同的pod上。实现负载均衡

service和endpoints在这里起发现和监控的总用

实际的负载均衡由ingress-controller实现

DaemonSet+hostnetwork+nodeSelector模式如何实现？

实验部署：

master01  20.0.0.32
node01  20.0.0.34
node02  20.0.0.35

master01--
修改ingress的yaml文件
vim mandatory.yaml 
191 #kind: Deployment
192 kind: DaemonSet
200 #  replicas: 1
215       hostNetwork: true
220         test1: "true"


每台节点主机都添加nginx-ingress-controller镜像
tar -xf ingree.contro-0.30.0.tar.gz
docker load -i ingree.contro-0.30.0.tar

master01--
kubectal get pod -n ingress-nginx

kubectl label nodes node02 ingress=true

kubectl apply -f mandatory.yaml

master01---
vim nginx.yaml
apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: nfs-pvc
spec:
  accessModes:
    - ReadWriteMany
  storageClassName: nfs-client-storageclass
  resources:
    requests:
      storage: 2Gi

---
#定义pod
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx-app
  labels:
    app: nginx1
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx1
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx1
    spec:
      containers:
        - name: nginx
          image: nginx:1.22
          volumeMounts:
          - name: nfs-pvc
            mountPath: /usr/share/nginx/html
      volumes:
      - name: nfs-pvc
        persistentVolumeClaim:
          claimName: nfs-pvc

---
#定义service

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx-app-svc
spec:
  ports:
  - protocol: TCP
    port: 80
    targetPort: 80
  selector:
    app: nginx1

---
#定义ingress

apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: Ingress
metadata:
  name: nginx-app-ingress
spec:
  rules:
  - host: www.test1.com
    http:
      paths:
      - path: /
#匹配工作目录的根目录
        pathType: Prefix
#根据前缀进行匹配 只要是/开头的都可以匹配到例如/ www.test1.com/www1/www2/www3
        backend:
#指定后台服务器
          service:
            name: nginx-app-svc
            port:
              number: 80
vim /etc/hosts
20.0.0.32 master01
20.0.0.34 node01
20.0.0.35 node02 www.test1.com
20.0.0.36 hub.test.com k8s5 
#做域名和地址映射

k8s5---
进入挂载卷之后
echo 123 > index.html

master01---
curl www.test1.com
#测试网页是否可以访问
实验完成！

创建地址映射

 

 回到k8s主机查看共享目录是否生成

测试访问是否成功

8181端口，nginx-controller默认配置的一个bachend。反向代理的端口。

所有请求当中。只要是不符合ingress配置的请求就会转发到8181端口

deployment+NodePort模式

deployment+NodePort的数据流向图：

实验部署：

master01---
vim mandatory.yaml 
191 kind: Deployment
215       #hostNetwork: true
200   replicas: 1
219         kubernetes.io/os: linux
220         #test1: "true"

kubectl apply -f mandatory.yaml 

wget https://gitee.com/mirrors/ingress-nginx/raw/nginx-0.30.0/deploy/static/provider/baremetal/service-nodeport.yaml
#获取service.yaml文件

vim service-nodeport.yaml
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: ingress-nginx
  namespace: ingress-nginx
  labels:
    app.kubernetes.io/name: ingress-nginx
    app.kubernetes.io/part-of: ingress-nginx
spec:
  type: NodePort
  ports:
    - name: http
      port: 80
      targetPort: 80
      protocol: TCP
    - name: https
      port: 443
      targetPort: 443
      protocol: TCP
  selector:
    app.kubernetes.io/name: ingress-nginx
    app.kubernetes.io/part-of: ingress-nginx
#执行这个yaml文件，会生成一个service。在ingress-nginx这个命名空间生成一个service。
#所有的controller的请求都会从这个定义的service的nodeport的端口。
#把请求转发到自定义的service的pod

kubectl apply -f service-nodeport.yaml

vim nodeport.yaml
apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: nfs-pvc2
spec:
  accessModes:
    - ReadWriteMany
  storageClassName: nfs-client-storageclass
  resources:
    requests:
      storage: 2Gi

---
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx-app2
  labels:
    app: nginx2
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx2
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx2
    spec:
      containers:
        - name: nginx
          image: nginx:1.22
          volumeMounts:
          - name: nfs-pvc2
            mountPath: /usr/share/nginx/html
      volumes:
      - name: nfs-pvc2
        persistentVolumeClaim:
          claimName: nfs-pvc2
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx-app-svc1
spec:
  ports:
  - protocol: TCP
    port: 80
    targetPort: 80
  selector:
    app: nginx2
---
apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: Ingress
metadata:
  name: nginx-app-ingress
spec:
  rules:
  - host: www.test2.com
    http:
      paths:
      - path: /
        pathType: Prefix
        backend:
          service:
            name: nginx-app-svc1
            port:
              number: 80

kubectl apply -f nodeport.yaml

k8s5---
查看挂载目录
echo 123 > index.html

master01---
vim /etc/hosts
20.0.0.32 master01
20.0.0.34 node01
20.0.0.35 node02 www.test1.com www.test2.com
20.0.0.36 hub.test.com k8s5 www.test1.com

curl www.test2.com:31456
实验完成！

 

nodeport不再是deployment的service创建的

而是由ingress创建的

1. url请求先到ingress

1. ingress根据标签匹配ingress-nodeport

1. 通过标签寻找指定的service

1. 最终由service找到deployment

核心的控制组件时nginx-ingress-controller

host----ingress的配置找到pod----controller----把请求发到pod

nodeport-----controller-----ingress----service----pod

nodeport暴露端口的方式是最简单的。nodeport多了一层net(地址转换)

并发量大的对性能会有一定影响。内部都会用nodeport

通过虚拟主机的方式实现http代理

通过ingress的方式实现：一个ingress可以访问不同的主机

实验举例：

vim pod1.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: deployment1
  labels:
    test: nginx1
spec:
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      test: nginx1
  template:
    metadata:
      labels:
        test: nginx1
    spec:
      containers:
        - name: nginx1
          image: nginx:1.22

---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: svc-1
spec:
  ports:
    - port: 80
      targetPort: 80
      protocol: TCP
  selector:
    test: nginx1

vim pod2.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: deployment1
  labels:
    test2: nginx2
spec:
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      test2: nginx2
  template:
    metadata:
      labels:
        test2: nginx2
    spec:
      containers:
        - name: nginx2
          image: nginx:1.22

---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: svc-2
spec:
  ports:
    - port: 80
      targetPort: 80
      protocol: TCP
  selector:
    test2: nginx2
    
vim pod-ingress.yaml
apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: Ingress
metadata:
  name: ingress1
spec:
  rules:
    - host: www.test1.com
      http:
        paths:
        - path: /
          pathType: Prefix
          backend:
            service:
              name: svc-1
              port:
                number: 80

---
apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: Ingress
metadata:
  name: ingress2
spec:
  rules:
    - host: www.test2.com
      http:
        paths:
        - path: /
          pathType: Prefix
          backend:
            service:
              name: svc-2
              port:
                number: 80
kubectl apply -f pod.yaml
kubectl apply -f pod2.yaml
kubectl apply -f pod-ingress.yaml

vim /etc/hosts
20.0.0.32 master01
20.0.0.34 node01 www.test1.com www.test2.com
20.0.0.35 node02 www.test1.com www.test2.com
20.0.0.36 hub.test.com k8s5 www.test1.com

curl www.test1.com:31456
curl www.test2.com:31456
访问成功实验完成！

daemonset+hostnetwork+nodeselector实现访问多个主机

实验举例：

vim daemoset-hostnetwork-nodeselector1.yaml


apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: nfs-pvc1
spec:
  accessModes:
    - ReadWriteMany
  storageClassName: nfs-client-storageclass
  resources:
    requests:
      storage: 2Gi

---
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx-app1
  labels:
    app: nginx1
spec:
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx1
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx1
    spec:
      containers:
        - name: nginx
          image: nginx:1.22
          volumeMounts:
          - name: nfs-pvc1
            mountPath: /usr/share/nginx/html
      volumes:
      - name: nfs-pvc1
        persistentVolumeClaim:
          claimName: nfs-pvc1
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx-app-svc1
spec:
  ports:
  - protocol: TCP
    port: 80
    targetPort: 80
  selector:
    app: nginx1
---
apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: Ingress
metadata:
  name: nginx-app-ingress1
spec:
  rules:
  - host: www.test1.com
    http:
      paths:
      - path: /
        pathType: Prefix
        backend:
          service:
            name: nginx-app-svc1
            port:
              number: 80

kubectl apply -f daemoset-hostnetwork-nodeselector1.yaml


vim daemoset-hostnetwork-nodeselector2.yaml
apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: nfs-pvc2
spec:
  accessModes:
    - ReadWriteMany
  storageClassName: nfs-client-storageclass
  resources:
    requests:
      storage: 2Gi

---
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx-app2
  labels:
    app: nginx2
spec:
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx2
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx2
    spec:
      containers:
        - name: nginx
          image: nginx:1.22
          volumeMounts:
          - name: nfs-pvc2
            mountPath: /usr/share/nginx/html
      volumes:
      - name: nfs-pvc2
        persistentVolumeClaim:
          claimName: nfs-pvc2
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx-app-svc2
spec:
  ports:
  - protocol: TCP
    port: 80
    targetPort: 80
  selector:
    app: nginx2
---
apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: Ingress
metadata:
  name: nginx-app-ingress2
spec:
  rules:
  - host: www.test2.com
    http:
      paths:
      - path: /
        pathType: Prefix
        backend:
          service:
            name: nginx-app-svc2
            port:
              number: 80

kubectl apply -f daemoset-hostnetwork-nodeselector2.yaml

vim mandatory.yaml
192 kind: DaemonSet
200   #replicas: 1
215       hostNetwork: true
219         #kubernetes.io/os: linux
220         test1: "true"

kubectl apply -f mandatory.yaml

curl www.test1.com
curl www.test2.com
实验完成！！

 

总结

ingress-controller两种方式：nginx-ingress-controller、traefik

ingress-controller的三种工作模式：

deployment+loadbalancer：需要云平台提供一个负载均衡的公网地址。公有云上做。需要收费

daemonset+hostnetwork+nodeselector：一般都会指定节点部署controller。缺点就是和宿主机共享网络，只能是一个controller的pod

hostnetwork会和宿主机共享网络。所以需要指定标签

deployment+NodePort：这是最常用最简单的方式。他会集中一个nodeport端口，所有ingress的请求都会转发到nodeport。然后由service将流量转发到pod

一个ingress的nodeport可以实现访问多个虚拟主机。和nginx类似。同一个端口下可以有多个域名