K8S实战（十一）| Service 的 Service：Ingress

前言

ingress 可以理解为 Service 的 Service，即在现有 Service 的前面再搭建一层 Service，作为外部流量的统一入口，进行请求路由的转发。

说白了就是在前端搭建一个 nginx或者haproxy，将不同 host 或 url 转发到对应的后端 Service，再由 Service 转给 Pod。只不过 ingress 对 nginx/haproxy 进行了一些解耦和抽象。

更新历史

20200628 - 初稿 - 左程立
原文地址 - https://blog.zuolinux.com/2020/06/28/about-ingress-controller.html

Ingress 的意义

ingress 弥补了默认 Service 暴露外网访问时候的一些缺陷，如不能进行统一入口处的7层 URL 规则，如一个默认 Service 只能对应一种后端服务。

通常说的 ingress 包含 ingress-controller 和 ingress 对象两部分。

ingress-controller 对应 nginx/haproxy 程序，以 Pod 形式运行。

ingress 对象对应 nginx/haproxy 配置文件。

ingress-controller 使用 ingress 对象中描述的信息修改自身 Pod 中 nginx/haproxy 的规则。

部署 ingress

准备测试资源

部署2个服务，
访问服务1，返回 Version 1
访问服务2，返回 Version 2

两个服务的程序配置

# cat deployment.yaml 

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: hello-v1.0
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: v1.0
  replicas: 3
  template:
    metadata:
      labels:
        app: v1.0
    spec:
      containers:
      - name: hello-v1
        image: anjia0532/google-samples.hello-app:1.0
        ports:
        - containerPort: 8080
---
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: hello-v2.0
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: v2.0
  replicas: 3
  template:
    metadata:
      labels:
        app: v2.0
    spec:
      containers:
      - name: hello-v2
        image: anjia0532/google-samples.hello-app:2.0
        ports:
        - containerPort: 8080
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: service-v1
spec:
  selector:
    app: v1.0
  ports:
  - port: 8081
    targetPort: 8080
    protocol: TCP
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: service-v2
spec:
  selector:
    app: v2.0
  ports:
  - port: 8081
    targetPort: 8080
    protocol: TCP

让容器运行在 8080 上，service 运行在 8081 上。

启动两个服务和对应的 Pod

# kubectl apply -f deployment.yaml    
deployment.apps/hello-v1.0 created
deployment.apps/hello-v2.0 created
service/service-v1 created
service/service-v2 created

查看启动情况，每个服务对应3个 Pod

# kubectl get pod,service -o wide
NAME                              READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP               NODE     NOMINATED NODE   READINESS GATES
pod/hello-v1.0-6594bd8499-lt6nn   1/1     Running   0          37s   192.10.205.234   work01   <none>           <none>
pod/hello-v1.0-6594bd8499-q58cw   1/1     Running   0          37s   192.10.137.190   work03   <none>           <none>
pod/hello-v1.0-6594bd8499-zcmf4   1/1     Running   0          37s   192.10.137.189   work03   <none>           <none>
pod/hello-v2.0-6bd99fb9cd-9wr65   1/1     Running   0          37s   192.10.75.89     work02   <none>           <none>
pod/hello-v2.0-6bd99fb9cd-pnhr8   1/1     Running   0          37s   192.10.75.91     work02   <none>           <none>
pod/hello-v2.0-6bd99fb9cd-sx949   1/1     Running   0          37s   192.10.205.236   work01   <none>           <none>

NAME                 TYPE        CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP   PORT(S)    AGE   SELECTOR
service/service-v1   ClusterIP   192.20.92.221   <none>        8081/TCP   37s   app=v1.0
service/service-v2   ClusterIP   192.20.255.0    <none>        8081/TCP   36s   app=v2.0

查看 Service 后端 Pod 挂载情况

[root@master01 ~]# kubectl get ep service-v1
NAME         ENDPOINTS                                                     AGE
service-v1   192.10.137.189:8080,192.10.137.190:8080,192.10.205.234:8080   113s
[root@master01 ~]# kubectl get ep service-v2
NAME         ENDPOINTS                                                 AGE
service-v2   192.10.205.236:8080,192.10.75.89:8080,192.10.75.91:8080   113s

可以看到两个服务均成功挂载了对应的 Pod。

下面部署前端 ingress-controller。

首先指定 work01/work02 两台服务器运行 ingress-controller

kubectl label nodes work01 ingress-ready=true
kubectl label nodes work02 ingress-ready=true

ingress-controller 使用官方 nginx 版本

wget -O ingress-controller.yaml https://raw.githubusercontent.com/kubernetes/ingress-nginx/master/deploy/static/provider/kind/deploy.yaml

修改为启动 2 个 ingress-controller

# vim ingress-controller.yaml

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
 。。。。。。
 。。。。。。
  revisionHistoryLimit: 10
  replicas: 2   # 新增该行

修改为国内镜像

# vim ingress-controller.yaml

    spec:
      dnsPolicy: ClusterFirst
      containers:
        - name: controller
          #image: us.gcr.io/k8s-artifacts-prod/ingress-nginx/controller:v0.34.1@sha256:0e072dddd1f7f8fc8909a2ca6f65e76c5f0d2fcfb8be47935ae3457e8bbceb20
          image: registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/nginx-ingress-controller:0.32.0
          imagePullPolicy: IfNotPresent

部署 ingress-controller

kubectl apply -f ingress-controller.yaml

查看运行情况

# kubectl get pod,service -n ingress-nginx -o wide 
NAME                                            READY   STATUS      RESTARTS   AGE   IP               NODE     NOMINATED NODE   READINESS GATES
pod/ingress-nginx-admission-create-ld4nt        0/1     Completed   0          15m   192.10.137.188   work03   <none>           <none>
pod/ingress-nginx-admission-patch-p5jmd         0/1     Completed   1          15m   192.10.75.85     work02   <none>           <none>
pod/ingress-nginx-controller-75f89c4965-vxt4d   1/1     Running     0          15m   192.10.205.233   work01   <none>           <none>
pod/ingress-nginx-controller-75f89c4965-zmjg2   1/1     Running     0          15m   192.10.75.87     work02   <none>           <none>

NAME                                         TYPE        CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP                   PORT(S)                      AGE   SELECTOR
service/ingress-nginx-controller             NodePort    192.20.105.10   192.168.10.17,192.168.10.17   80:30698/TCP,443:31303/TCP   15m   app.kubernetes.io/component=controller,app.kubernetes.io/instance=ingress-nginx,app.kubernetes.io/name=ingress-nginx
service/ingress-nginx-controller-admission   ClusterIP   192.20.80.208   <none>                        443/TCP                      15m   app.kubernetes.io/component=controller,app.kubernetes.io/instance=ingress-nginx,app.kubernetes.io/name=ingress-nginx

可以看到 work01/02 上运行了 ingress-nginx-controller Pod。

编写访问请求转发规则

# cat ingress.yaml 

apiVersion: networking.k8s.io/v1beta1
kind: Ingress
metadata:
  name: nginx-ingress
spec:
  rules:
  - host: test-v1.com
    http:
      paths:
      - path: /
        backend:
          serviceName: service-v1
          servicePort: 8081
  - host: test-v2.com
    http:
      paths:
      - path: /
        backend:
          serviceName: service-v2
          servicePort: 8081

启用规则

# kubectl apply -f ingress.yaml
ingress.networking.k8s.io/nginx-ingress created

可以看到 ingress-controller Pod 里面 nginx 配置已经生效了

# kubectl exec ingress-nginx-controller-75f89c4965-vxt4d -n ingress-nginx -- cat /etc/nginx/nginx.conf | grep -A 30 test-v1.com

        server {
                server_name test-v1.com ;
                
                listen 80  ;
                listen 443  ssl http2 ;
                
                set $proxy_upstream_name "-";
                
                ssl_certificate_by_lua_block {
                        certificate.call()
                }
                
                location / {
                        
                        set $namespace      "default";
                        set $ingress_name   "nginx-ingress";
                        set $service_name   "service-v1";
                        set $service_port   "8081";
                        set $location_path  "/";

我们在集群外部访问测试。

首先解析域名到work01

# cat /etc/hosts
192.168.10.15 test-v1.com
192.168.10.15 test-v2.com

访问测试

# curl test-v1.com
Hello, world!
Version: 1.0.0
Hostname: hello-v1.0-6594bd8499-svjnf

# curl test-v1.com
Hello, world!
Version: 1.0.0
Hostname: hello-v1.0-6594bd8499-zqjtm

# curl test-v1.com
Hello, world!
Version: 1.0.0
Hostname: hello-v1.0-6594bd8499-www76

# curl test-v2.com
Hello, world!
Version: 2.0.0
Hostname: hello-v2.0-6bd99fb9cd-h8862

# curl test-v2.com
Hello, world!
Version: 2.0.0
Hostname: hello-v2.0-6bd99fb9cd-sn84j

可以看到不同域名的请求去到了正确的 Service 下面的不同 Pod 中。

再请求 work02

# cat /etc/hosts
192.168.10.16 test-v1.com
192.168.10.16 test-v2.com

# curl test-v1.com
Hello, world!
Version: 1.0.0
Hostname: hello-v1.0-6594bd8499-www76

# curl test-v1.com
Hello, world!
Version: 1.0.0
Hostname: hello-v1.0-6594bd8499-zqjtm

# curl test-v2.com
Hello, world!
Version: 2.0.0
Hostname: hello-v2.0-6bd99fb9cd-sn84j

# curl test-v2.com
Hello, world!
Version: 2.0.0
Hostname: hello-v2.0-6bd99fb9cd-h8862

也没问题。

如何高可用

在 work01 / work02 前面再挂2台 LVS+keepalived 就可以实现对 work01/02 的高可用访问了。
也可以在 work01 / work02 上直接使用 keepalived 漂一个VIP，不需要额外机器，这样节约成本。

结束语

本文使用了 Deployment + NodePort Service 的方式部署 Ingress。

用 Deployment 管理 ingress-controller 的 Pod，使用 NodePort 方式暴露 ingress Service。

查看 ingress service

# kubectl get service -o wide -n ingress-nginx
NAME                                 TYPE        CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP                   PORT(S)                      AGE   SELECTOR
ingress-nginx-controller             NodePort    192.20.105.10   192.168.10.17,192.168.10.17   80:30698/TCP,443:31303/TCP   22m   app.kubernetes.io/component=controller,app.kubernetes.io/instance=ingress-nginx,app.kubernetes.io/name=ingress-nginx

可以看到对外暴露了 30698 端口，访问任何节点的 30698 端口即可访问到 v1/v2 版本的 Pod。

但该端口是随机的，并且重建后会变化，我们可以直接访问运行 ingress-controller Pod 的 work01/02 的 80 端口。

work01/02前面再弄一套 LVS+keepalived 进行高可用负载。

work01/02 上使用 iptables -t nat -L -n -v 可以看到 80 端口是通过 NAT 模式开放的，高流量会有瓶颈。

可以使用 DaemonSet + HostNetwork 的方式来部署 ingress-controller。

这样 work01/02 上暴露的 80 端口直接使用宿主机的网络，不走NAT映射，可以避免性能问题。

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