22.Kubernetes Ingress: HTTP 7层路由机制

Kubernetes 暴露服务的方式目前只有三种：LoadBlancer Service、NodePort Service、Ingress；下面详细的了解下Ingress。

根据前面对 Service 的使用说明，我们知道 Service 的表现形式为IP:Port，工作在TCP/IP层，而对于基于 HTTP 的服务来说，不同的URL地址经常对应到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。kubernetes V1.1版本中新增Ingress将不同URL的访问请求转发到后端不同的Service，以实现HTTP层的业务路由机制。

Ingress由两部分组成：Ingress Controller 和 Ingress 服务。

核心逻辑：Ingress Contronler 通过与 Kubernetes API 交互，动态的去感知集群中 Ingress 规则变化，然后读取它，按照自定义的规则，规则就是写明了哪个域名对应哪个service，生成一段 Nginx 配置，再写到 Nginx-ingress-control的 Pod 里，这个 Ingress Contronler 的pod里面运行着一个nginx服务，控制器会把生成的nginx配置写入/etc/nginx.conf文件中，然后 reload 一下 使用配置生效。以此来达到域名分配置及动态更新。

• 对 https://mywebsite.com/api的访问将被路由到后端名为"api"的 Service。
• 对https://mywebsite.com/web的访问将被路由到后端名为"web"的 Service。
• 对https:/mywebsite.com/doc的访问将被路由到后端名为"doc"的 Service。

下面通过一个例子分三步说明Ingress Controller和Ingress 策略和客户端如何访问 Ingress 提供的服务。

部署

ingress控制器有两种：nginx和haproxy 这里是以nginx为讲解。

本文使用谷歌提供的 nginx-ingress-controller 镜像创建ingress-controller，并以 Pod + Service 方式运行，其中 Service 使用 nodePort 方式将80，443端口映射至物理机上。

部署过程中使用到的文档参考：https://github.com/kubernetes/ingress-nginx/tree/master/deploy

1. 下载各所需的yaml文件

   curl https://raw.githubusercontent.com/kubernetes/ingress-nginx/master/deploy/namespace.yaml >namespace.yaml
   curl https://raw.githubusercontent.com/kubernetes/ingress-nginx/master/deploy/default-backend.yaml>default-backend.yaml
   curl https://raw.githubusercontent.com/kubernetes/ingress-nginx/master/deploy/configmap.yaml>configmap.yaml
   curl https://raw.githubusercontent.com/kubernetes/ingress-nginx/master/deploy/tcp-services-configmap.yaml>tcp-services-configmap.yaml
   curl https://raw.githubusercontent.com/kubernetes/ingress-nginx/master/deploy/udp-services-configmap.yaml > udp-services-configmap.yaml
   curl https://raw.githubusercontent.com/kubernetes/ingress-nginx/master/deploy/without-rbac.yaml>without-rbac.yaml
   curl https://raw.githubusercontent.com/kubernetes/ingress-nginx/master/deploy/rbac.yaml>rbac.yaml
   curl https://raw.githubusercontent.com/kubernetes/ingress-nginx/master/deploy/with-rbac.yaml > with-rbac.yaml
   curl https://raw.githubusercontent.com/kubernetes/ingress-nginx/master/deploy/provider/baremetal/service-nodeport.yaml >service-nodeport.yaml
   

2. 启动上述yaml文件

   kubectl create -f namespace.yaml 
   kubectl create -f configmap.yaml 
   kubectl create -f default-backend.yaml 
   kubectl create -f tcp-services-configmap.yaml 
   kubectl create -f udp-services-configmap.yaml
   kubectl create -f rbac.yaml
   kubectl create -f with-rbac.yaml
   kubectl create -f service-nodeport.yaml
   

上述yaml文件中可以不用修改，直接运行。

• default-backend.yaml文件定义了默认的ingress服务，即客户端访问的URL地址不存在时，默认返回的页面，这个服务使用任何应用实现都可以，只需要能够返回一个404应答，并且提供/healthz路径实现健康检查，另外服务名称需要设置为default-backend-service，因为该镜像中nginx默认通过default-backend-service访问默认backend。

• rabc.yaml是kubernetes实现鉴权的方式

• with-rbac.yaml文件中定义了一个Deployment，运行ingress-controller；需要注意的是如果修改了yaml文件中使用的镜像，部分参数可能需要更改，这个具体情况具体分析

• service-nodeport.yaml文件定义了一个服务，并且以nodePort方式监听80以及443端口，为客户端提供访问入口。

ingress规则编写

下面是一个简单的例子：

# cat mytest.yaml 
apiVersion: extensions/v1beta1
kind: Ingress
metadata:
  name: test-ingress
  annotations:
    ingress.kubernetes.io/ssl-redirect: "false"  ##关闭强制使用HTTPS的设置
spec:
  rules:
  ## 根据URL路径实现转发，域名为 *
  - https:
      paths:
      - path: /demo
        backend:
          serviceName: mydemo
          servicePort: 8080
      - path: /test
        backend:
          serviceName: mytest
          servicePort: 8080

根据域名实现转发：

$ cat mytest.yaml      
apiVersion: extensions/v1beta1
kind: Ingress
metadata:
  name: pand-ingress
  annotations:
    ingress.kubernetes.io/ssl-redirect: "false"
spec:
  rules:
  ## 根据域名实现转发
  - host: www.mywebsite1.com
    https:
      paths:
      - backend:
          serviceName: mydemo
          servicePort: 8080
  - host: www.mywebsite2.com
    https:
      paths:
      - backend:
          serviceName: mytest
          servicePort: 8080

创建上述ingress，在客户端配置好域名解析，实现访问。

也可以通过curl指定解析访问：

curl --resolve www.mywebsite1.com:80:172.10.18.3 www.mywebsite1.com/mydemo

总结

优点：Ingress支持L7负载均衡；Ingress基于Pod部署，并将Pod网络设置成external network；Ingress controller支持Nginx、Haproxy，能够满足企业内部使用。

缺点：因为pod是临时的，由于Ingress Controller也是基于Pod部署，这样Ingress对外的IP会发生变化。在企业内部都会在防火墙上给Service的访问IP设定规则，而IP变动对这一机制是致命的，因为企业不可能经常手动修改防火墙规则。

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