Kubernetes-Service介绍(三)-Ingress(含最新版安装踩坑实践)

前言

本篇是Kubernetes第十篇，大家一定要把环境搭建起来，看是解决不了问题的，必须实战。

Kubernetes系列文章:

什么需要Ingress

Service是基于四层TCP和UDP协议转发的，而Ingress可以基于七层的HTTP和HTTPS协议转发，可以通过域名和路径做到更细粒度的划分，如下图所示:

Ingress请求过程

用户请求首先到达Ingress Controller，Ingress Controller根据Ingress的路由规则，查找到对应的Service，进而通过Endpoint查询到Pod的IP地址，然后将请求转发给Pod。

Ingress与Ingress Controller

简单来说，Ingress Controller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Kubernetes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Kubernetes维护的Ingress Controller只有Google的GCE与Ingress Nginx两个，其他还有很多第三方维护的Ingress Controller。但是不管哪一种Ingress Controller，实现的机制都基本一致，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，并在需要的时候重新加载应用新配置。

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代理。

Ingress的部署

Deployment+LoadBalancer模式的Service

如果要把Ingress部署在公有云，那可以选择这种方式。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。此方案确定需要在公有云上部署。

Deployment+NodePort模式的Service

使用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IP地址。

缺点:

NodePort方式暴露Ingress虽然简单方便，但是NodePort多了一层转发，在请求量级很大时可能对性能会有一定影响;
请求节点会是类似http://www.a.com:3008,其中3008是Ingress Nginx的svc暴露出来的Nodeport端口，看起来不太专业；

DaemonSet+HostNetwork+NodeSelector模式

使用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机器就是流量入口。

优点

该方式整个请求链路最简单，性能相对NodePort减少一层转发，因此性能更好；

缺点

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的pod；

部署实战

关于版本问题需要注意以下几点:

本篇采用ingress-nginx v1.0.0,最新版本 v1.0.0适用于 Kubernetes 版本 v1.19+ ；

Kubernetes-v1.22+ 需要使用 ingress-nginx>=1.0，因为 networking.k8s.io/v1beta 已经移除；

Deployment+NodePort模式

使用wget下载v1.0.0的deploy.yaml，该处可能由于网络的原因下载不下来，大家可以在第二步下载我改好的文件；

wget https://raw.githubusercontent.com/kubernetes/ingress-nginx/controller-v1.0.0/deploy/static/provider/baremetal/deploy.yaml

接下来我们需要修改deploy.yaml里面的镜像文件，由于k8s.gcr.io相关的镜像国内都进行屏蔽了，这里我采用了从docker官方去下载相关的镜像文件，需要将k8s.gcr.io/ingress-nginx/controller:v1.0.0和k8s.gcr.io/ingress-nginx/kube-webhook-certgen:v1.0镜像替换为willdockerhub/ingress-nginx-controller:v1.0.0和jettech/kube-webhook-certgen:v1.5.2，这里需要注意的是kube-webhook-certgen有两处不要漏替换，此外需要在args处增加--watch-ingress-without-class=true配置，这里将修改好的文件v1.0.0-deploy.yaml上传到网盘,链接提取码: sksc ;

部署nginx-ingress-controller；

kubectl apply -f v1.0.0-deploy.yaml

检查nginx-ingress-controller创建的情况，这个我们会发现该Service是一个NodePort类型，并且被随机分配两个端口，分别是32368和32577，后续我们就需要通过这个端口访问改地址信息；

#查看相关pod状态
kubectl get pods -n ingress-nginx -owide
#查看service
kubectl get service -n ingress-nginx

创建Deployment和Service，这里我们就是就使用之前的nginx-deployment.yaml和nginx-service.yaml；

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx-deployment
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: backend
  replicas: 3
  template:
    metadata:
      labels:
        app: backend
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:latest
        resources:
          limits:
            memory: "128Mi"
            cpu: "128m"
        ports:
        - containerPort: 80

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx-service
spec:
  #定义后端pod标签为app=backend
  selector:
    app: backend
  ports:
  #service端口号
  - port: 80
    #pod的端口号
    targetPort: 80

kubectl apply -f nginx-service.yaml
kubectl apply -f nginx-nodeport-service.yaml

验证Service创建情况，并且可以通过Service地址访问相关服务；

#查看service状况
kubectl get svc
#访问服务
curl http://10.96.45.195

新建ingress策略nodeport-ingress.yaml，创建对应资源；

apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: Ingress
metadata:
  name: nodeport-ingress
  namespace: default
spec:
  rules:
  - host: aa.bb.cc
    http:
      paths:
      - pathType: Prefix
        path: /
        backend:
          service:
            name: nginx-service
            port:
              number: 80

#创建ingress资源
kubectl apply -f nodeport-ingress.yaml
#检查ingress资源
kubectl get ingress

检查资源的访问，这里使用nginx-ingress-controller暴露的端口32368访问服务的信息；

#第一种方案可以在对应Node上设置host文件
echo '172.21.122.231 aa.bb.cc' >> /etc/hosts
curl aa.bb.cc:32368
#使用curl方式
curl -v http://172.21.122.231:32368 -H 'host: aa.bb.cc'

DaemonSet+HostNetwork+nodeSelector模式

清除资源；

kubectl delete -f v.1.0.0-deploy.yaml
kubectl delete -f nginx-nodeport-service.yaml
kubectl delete -f nodeport-ingress.yaml

给Node节点打标签为ingress=nginx；

kubectl label nodes demo-work-1 ingress=nginx

编辑v1.0.0-deploy.yaml，找到deployment部分，将kind变为DaemonSet，nodeSelector节点选择器变为ingress等于nginx，增加网络为hostNetwork等于true，这里需要在args新增--watch-ingress-without-class，这样ingress规则才能生效，这个是新版的以后不太一样的地方，链接提取码: dbag；

apiVersion: apps/v1
kind: DaemonSet
metadata:
  labels:
    helm.sh/chart: ingress-nginx-4.0.1
    app.kubernetes.io/name: ingress-nginx
    app.kubernetes.io/instance: ingress-nginx
    app.kubernetes.io/version: 1.0.0
    app.kubernetes.io/managed-by: Helm
    app.kubernetes.io/component: controller
  name: ingress-nginx-controller
  namespace: ingress-nginx
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app.kubernetes.io/name: ingress-nginx
      app.kubernetes.io/instance: ingress-nginx
      app.kubernetes.io/component: controller
  revisionHistoryLimit: 10
  minReadySeconds: 0
  template:
    metadata:
      labels:
        app.kubernetes.io/name: ingress-nginx
        app.kubernetes.io/instance: ingress-nginx
        app.kubernetes.io/component: controller
    spec:
      dnsPolicy: ClusterFirst
      containers:
        - name: controller
          image: willdockerhub/ingress-nginx-controller:v1.0.0
          imagePullPolicy: IfNotPresent
          lifecycle:
            preStop:
              exec:
                command:
                  - /wait-shutdown
          args:
            - /nginx-ingress-controller
            - --election-id=ingress-controller-leader
            - --controller-class=k8s.io/ingress-nginx
            - --configmap=$(POD_NAMESPACE)/ingress-nginx-controller
            - --validating-webhook=:8443
            - --validating-webhook-certificate=/usr/local/certificates/cert
            - --validating-webhook-key=/usr/local/certificates/key
            - --watch-ingress-without-class=true  # 新增
          securityContext:
            capabilities:
              drop:
                - ALL
              add:
                - NET_BIND_SERVICE
            runAsUser: 101
            allowPrivilegeEscalation: true
          env:
            - name: POD_NAME
              valueFrom:
                fieldRef:
                  fieldPath: metadata.name
            - name: POD_NAMESPACE
              valueFrom:
                fieldRef:
                  fieldPath: metadata.namespace
            - name: LD_PRELOAD
              value: /usr/local/lib/libmimalloc.so
          livenessProbe:
            failureThreshold: 5
            httpGet:
              path: /healthz
              port: 10254
              scheme: HTTP
            initialDelaySeconds: 10
            periodSeconds: 10
            successThreshold: 1
            timeoutSeconds: 1
          readinessProbe:
            failureThreshold: 3
            httpGet:
              path: /healthz
              port: 10254
              scheme: HTTP
            initialDelaySeconds: 10
            periodSeconds: 10
            successThreshold: 1
            timeoutSeconds: 1
          ports:
            - name: http
              containerPort: 80
              protocol: TCP
            - name: https
              containerPort: 443
              protocol: TCP
            - name: webhook
              containerPort: 8443
              protocol: TCP
          volumeMounts:
            - name: webhook-cert
              mountPath: /usr/local/certificates/
              readOnly: true
          resources:
            requests:
              cpu: 100m
              memory: 90Mi
      nodeSelector:
        ingress: nginx
      hostNetwork: true
      serviceAccountName: ingress-nginx
      terminationGracePeriodSeconds: 300
      volumes:
        - name: webhook-cert
          secret:
            secretName: ingress-nginx-admission

部署和检查ingress-nginx；

#部署ingress-nginx
kubectl apply -f v1.0.0-deploy.yaml
#查看相关pod状态
kubectl get pods -n ingress-nginx -owide
#查看service
kubectl get service -n ingress-nginx

新建nginx-service.yaml，将方式改变为ClusterIP形式；

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx-service
spec:
  #定义后端pod标签为app=backend
  selector:
    app: backend
  ports:
  #service端口号
  - port: 80
    #pod的端口号
    targetPort: 80

创建nginx-service，并检查资源情况；

#创建nginx-service
kubectl apply -f nginx-service.yaml
#检查资源状况
kubectl get svc
#资源的绑定情况
kubectl describe service nginx-service
#通过curl访问
curl 10.96.53.148

创建hostnetwork-ingress.yaml文件；

apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: Ingress
metadata:
  name: nodeport-ingress
  namespace: default
spec:
  rules:
  - host: aa.bb.cc
    http:
      paths:
      - pathType: Prefix
        path: /
        backend:
          service:
            name: nginx-service
            port:
              number: 80

创建ingress资源；

#创建ingress
kubectl apply -f hostnetwork-ingress.yaml
#检查ingress资源
kubectl get ingress

检查资源的访问；

curl -v http://172.21.122.231 -H 'host: aa.bb.cc'

结束

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