Kubernetes Ingress实战

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:
1. ClusterIP:默认类型,自动分配一个仅cluster内部可以访问的虚拟IP
2. 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
3. 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
4. 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: 80
  - host: bar.foo.com
    http:
      paths:
      - backend:
          serviceName: s2
          servicePort: 80
```
【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   1/1       Running   0          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 07:27:37.663514       1 main.go:58] Starting NGINX Ingress controller Version 1.0.0
2017/09/24 07:27:37 [notice] 20#20: signal process started
I0924 07:27:37.975349       1 event.go:218] Event(v1.ObjectReference{Kind:"Secret", Namespace:"default", Name:"default-server-secret", UID:"4e2d9567-9f5a-11e7-9acc-005056b7609a", APIVersion:"v1", ResourceVersion:"1019701", FieldPath:""}): type: 'Normal' reason: 'Updated' the default server Secret default/default-server-secret was updated
2017/09/24 07:27:37 [notice] 26#26: signal process started
2017/09/24 07:27:38 [notice] 30#30: signal process started
2017/09/24 07:27:38 [notice] 34#34: signal process started
2017/09/24 07:27:38 [notice] 38#38: signal process started
I0924 07:27:38.073475       1 event.go:218] Event(v1.ObjectReference{Kind:"Ingress", Namespace:"kube-system", Name:"traefik-web-ui", UID:"5d604da9-9f61-11e7-9acc-005056b7609a", APIVersion:"extensions", ResourceVersion:"1024008", FieldPath:""}): type: 'Normal' reason: 'AddedOrUpdated' Configuration for kube-system/traefik-web-ui was added or updated
2017/09/24 07:27:38 [notice] 44#44: signal process started
I0924 07:27:38.100887       1 event.go:218] Event(v1.ObjectReference{Kind:"Ingress", Namespace:"default", Name:"traefik-ingress", UID:"5d693739-9f61-11e7-9acc-005056b7609a", APIVersion:"extensions", ResourceVersion:"1024009", 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: 80 targetPort: 80 selector: app: nginx1-7 --- apiVersion: apps/v1beta1 kind: Deployment metadata: name: nginx1-7-deployment spec: replicas: 2 template: metadata: labels: app: nginx1-7 spec: containers: - name: nginx image: nginx:1.7.9 ports: - containerPort: 80
nginx1-7.yaml
apiVersion: v1 kind: Service metadata: name: my-nginx spec: ports: - port: 80 targetPort: 80 selector: app: nginx1-8 --- apiVersion: apps/v1beta1 kind: Deployment metadata: name: nginx1-8-deployment spec: replicas: 2 template: metadata: labels: app: nginx1-8 spec: containers: - name: nginx image: nginx:1.8 ports: - containerPort: 80
nginx1-8.yaml
```
[root@node1 nginx_ingress]# kubectl create -f nginx1-7.yaml
service "frontend" created
deployment "nginx1-7-deployment" created
[root@node1 nginx_ingress]# kubectl create -f nginx1-8.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: nginx1-7
          servicePort: 80
  - host: n18.my.com
    http:
      paths:
      - backend:
          serviceName: nginx1-8
          servicePort: 80
```
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                            80        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。
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