Kubernetes Ingress实战

本节内容：

服务发现与负载均衡
Ingress实战

一、服务发现与负载均衡

在前面的安装部署kubernetes集群中已经简单用示例来演示了Pod和Service，Kubernetes通过Service资源在Kubernetes集群内针对容器实现了服务发现和负载均衡。而Service就是kubernetes服务发现与负载均衡中的一种。

目前，kubernetes中的负载均衡大致可以分为以下几种机制，每种机制都有其特定的应用场景：

Service：直接用Service提供cluster内部的负载均衡，并借助cloud provider提供的LB提供外部访问
Ingress Controller：还是用Service提供cluster内部的负载均衡，但是通过自定义LB提供外部访问
Service Load Balancer：把load balancer直接跑在容器中，实现Bare Metal的Service Load Balancer
Custom Load Balancer：自定义负载均衡，并替代kube-proxy，一般在物理部署Kubernetes时使用，方便接入公司已有的外部服务

1. Service

Service是对一组提供相同功能的Pods的抽象，并为它们提供一个统一的入口。借助Service，应用可以方便的实现服务发现与负载均衡，并实现应用的零宕机升级。Service通过标签来选取服务后端，一般配合Replication Controller或者Deployment来保证后端容器的正常运行。这些匹配标签的Pod IP和端口列表组成endpoints,由kube-proxy负责将服务IP负载均衡到这些endpoints上。

Service有四种类型:

ClusterIP:默认类型,自动分配一个仅cluster内部可以访问的虚拟IP
NodePort:在ClusterIP基础上为Service在每台机器上绑定一个端口,这样就可以通过 <NodeIP>:NodePort 来访问该服务
LoadBalancer:在NodePort的基础上,借助cloud provider创建一个外部的负载均衡器,并将请求转发到 <NodeIP>:NodePort
ExternalName:将服务通过DNS CNAME记录方式转发到指定的域名(通过 spec.externlName 设定)。需要kube-dns版本在1.7以上。

另外，也可以将已有的服务以Service的形式加入到Kubernetes集群中来，只需要在创建 Service的时候不指定Label selector，而是在Service创建好后手动为其添加endpoint。

Service虽然解决了服务发现和负载均衡的问题，但它在使用上还是有一些限制，比如

只支持4层负载均衡，没有7层功能
对外访问的时候，NodePort类型需要在外部搭建额外的负载均衡，而LoadBalancer要求kubernetes必须跑在支持的cloud provider上面。

2. Ingress和Ingress Controller简介

（1）Ingress

Ingress就是为了解决这些限制而引入的新资源，主要用来将服务暴露到cluster外面，并且可以自定义服务的访问策略。比如想要通过负载均衡器实现不同子域名到不同服务的访问：

foo.bar.com --|                 |-> foo.bar.com s1:80

              | 178.91.123.132  |

bar.foo.com --|                 |-> bar.foo.com s2:80

可以这样来定义Ingress：

apiVersion: extensions/v1beta1

kind: Ingress

metadata:

  name: test

spec:

  rules:

  - host: foo.bar.com

    http:

      paths:

      - backend:

          serviceName: s1

          servicePort:

  - host: bar.foo.com

    http:

      paths:

      - backend:

          serviceName: s2

          servicePort:

【注意】：Ingress本身并不会自动创建负载均衡器，cluster中需要运行一个ingress controller来根据Ingress的定义来管理负载均衡器。

目前社区提供了 nginx和gce的参考实现

简单的说，ingress就是从kubernetes集群外访问集群的入口，将用户的URL请求转发到不同的service上。Ingress相当于nginx、apache等负载均衡方向代理服务器，其中还包括规则定义，即URL的路由信息，路由信息得的刷新由Ingress controller来提供。

（2）Ingress Controller

Ingress Controller 实质上可以理解为是个监视器，Ingress Controller 通过不断地跟 kubernetes API 打交道，实时的感知后端 service、pod 等变化，比如新增和减少 pod，service 增加与减少等;当得到这些变化信息后，Ingress Controller 再结合下文的 Ingress 生成配置，然后更新反向代理负载均衡器，并刷新其配置，达到服务发现的作用。

二、Ingress实战

在使用Ingress resource之前，有必要先了解下面几件事情。Ingress是beta版本的resource，在kubernetes1.1之前还没有。你需要一个Ingress Controller来实现Ingress，单纯的创建一个Ingress没有任何意义。

目前社区提供了 nginx和gce的参考实现。当然还有其他实现，开源的 NGINX 和 NGINX Plus 开发了相应的 Ingress controller。

GCE/GKE会在master节点上部署一个ingress controller。你可以在一个pod中部署任意个自定义的ingress controller。你必须正确地annotate每个ingress，比如运行多个ingress controller 和关闭glbc
在非GCE/GKE的环境中，你需要在pod中部署一个controller。

（1）使用 NGINX 和 NGINX Plus 的 Ingress Controller 进行 Kubernetes 的负载均衡

https://github.com/nginxinc/kubernetes-ingress/tree/master/examples/complete-example

[root@node1 nginx_ingress]# kubectl create -f nginx-ingress-rbac.yaml

[root@node1 nginx_ingress]# kubectl create -f default-server-secret.yaml

secret "default-server-secret" created

[root@node1 nginx_ingress]# kubectl create -f nginx-ingress-rc.yaml

replicationcontroller "nginx-ingress-rc" created

[root@node1 nginx_ingress]# kubectl get pods -l app=nginx-ingress -o wide

NAME                     READY     STATUS    RESTARTS   AGE       IP            NODE

nginx-ingress-rc-rs1vh   /       Running             37s       172.30.87.4   172.16.7.151

# 查看pod日志

[root@node1 nginx_ingress]# kubectl logs nginx-ingress-rc-rs1vh

I0924 ::37.663514        main.go:] Starting NGINX Ingress controller Version 1.0.

// :: [notice] #: signal process started

I0924 ::37.975349        event.go:] Event(v1.ObjectReference{Kind:"Secret", Namespace:"default", Name:"default-server-secret", UID:"4e2d9567-9f5a-11e7-9acc-005056b7609a", APIVersion:"v1", ResourceVersion:"", FieldPath:""}): type: 'Normal' reason: 'Updated' the default server Secret default/default-server-secret was updated

// :: [notice] #: signal process started

// :: [notice] #: signal process started

// :: [notice] #: signal process started

// :: [notice] #: signal process started

I0924 ::38.073475        event.go:] Event(v1.ObjectReference{Kind:"Ingress", Namespace:"kube-system", Name:"traefik-web-ui", UID:"5d604da9-9f61-11e7-9acc-005056b7609a", APIVersion:"extensions", ResourceVersion:"", FieldPath:""}): type: 'Normal' reason: 'AddedOrUpdated' Configuration for kube-system/traefik-web-ui was added or updated

// :: [notice] #: signal process started

I0924 ::38.100887        event.go:] Event(v1.ObjectReference{Kind:"Ingress", Namespace:"default", Name:"traefik-ingress", UID:"5d693739-9f61-11e7-9acc-005056b7609a", APIVersion:"extensions", ResourceVersion:"", FieldPath:""}): type: 'Normal' reason: 'AddedOrUpdated' Configuration for default/traefik-ingress was added or updated

（2）配置需要测试的service

部署两个服务nginx 1.7和nginx 1.8：

apiVersion: v1

kind: Service

metadata:

  name: frontend

spec:

  ports:

    - port:

      targetPort:

  selector:

    app: nginx1-

---

apiVersion: apps/v1beta1

kind: Deployment

metadata:

  name: nginx1--deployment

spec:

  replicas:

  template:

    metadata:

      labels:

        app: nginx1-

    spec:

      containers:

      - name: nginx

        image: nginx:1.7.

        ports:

        - containerPort:

nginx1-7.yaml

apiVersion: v1

kind: Service

metadata:

  name: my-nginx

spec:

  ports:

    - port:

      targetPort:

  selector:

    app: nginx1-

---

apiVersion: apps/v1beta1

kind: Deployment

metadata:

  name: nginx1--deployment

spec:

  replicas:

  template:

    metadata:

      labels:

        app: nginx1-

    spec:

      containers:

      - name: nginx

        image: nginx:1.8

        ports:

        - containerPort:

nginx1-8.yaml

[root@node1 nginx_ingress]# kubectl create -f nginx1-.yaml

service "frontend" created

deployment "nginx1-7-deployment" created

[root@node1 nginx_ingress]# kubectl create -f nginx1-.yaml

service "my-nginx" created

deployment "nginx1-8-deployment" created

（3）创建Ingress

假设这两个服务要暴露到集群外部。要创建一个ingress：

[root@node1 nginx_ingress]# vim test-ingress.yaml

apiVersion: extensions/v1beta1

kind: Ingress

metadata:

  name: test

spec:

  rules:

  - host: n17.my.com

    http:

      paths:

      - backend:

          serviceName: nginx1-

          servicePort:

  - host: n18.my.com

    http:

      paths:

      - backend:

          serviceName: nginx1-

          servicePort:

创建ingress：

[root@node1 nginx_ingress]# kubectl create -f test-ingress.yaml

ingress "test" created

[root@node1 nginx_ingress]# kubectl get ing

NAME              HOSTS                                  ADDRESS   PORTS     AGE

test              n17.my.com,n18.my.com                                    52s

打开客户机的/etc/hosts，配置172.16.7.151和n17.my.com,n18.my.com的对应关系，然后在浏览器访问n17.my.com或n18.my.com就可以访问到对应的服务。

如果想修改访问规则，修改test-ingress.yaml，使用kubectl replace -f更新就可以了。