【Kubernetes】Ingress

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一、Ingress

服务类型 ClusterIP、NodePort、LoadBalancer 来看，使用 Service 提供的负载均衡有以下几种限制：

• 使用方式为 IP:Port，只提供 4 层负载均衡（TCP/IP 层），不支持 7 层负载均衡功能。比如：不能按需要的匹配规则自定义转发请求。
• 对于 NodePort Service，需要在集群外部署负载均衡器。
• 对于 LoadBalancer Service，集群必须运行在云服务上。

如果只使用 Service 局限性也比较大，对于提供 HTTP 服务而言，不同的 URL 地址需要不同的后端服务进行处理。

在 Kubernetes v1.1 版本中，添加了 Ingress API（beat 版本），这样就可以提供 7 层负载均衡（HTTP/HTTPS）

Ingress 资源对象可以将客户端对不同 URL 的访问转发到不同的后端 Service，这样就实现了 HTTP/HTTPS 层的路由转发功能。

Tips: Ingress 并不是服务。它是位于多个服务之间，充当集群中的智能路由器或是入口点。

Ingress 不仅可以让外部客户端访问服务，还可以自定义服务的访问策略。

Ingress 只需要一个公网 IP 地址就可以为多个服务提供自定义的访问。

（1）Ingress 和 Ingress Controller

在 Kubernetes 集群中，Ingress 只是一个统称，具体而言由两部分组成：

• Ingress：Ingress 资源对象，使用 YAML 文件定义负载均衡的策略（规则）
• Ingress Controller：控制器，以插件形式存在于集群中，从 apiServer 中获取 Ingress 的规则变化

在集群中，需要先部署 Ingress Controller，再创建 Ingress 资源对象。 Ingress Controller 控制器是一个 docker 容器，容器镜像中包含一个负载均衡器（比如：Nginx 或是 HAProxy）和一个 Ingress Controller。

整个底层的实现是这样的： Ingress Controller 从 Kubernetes apiServer 中（实际上是监控 apiServer 的 ingress 接口后端的 backend services）获取 Ingress 的配置信息，然后动态生成一个 Nginx 或 HAProxy 配置文件，重启负载均衡器进程使配置生效。所以，虽然 Ingress Controller 是以插件形式集成在环境中，但依然是由 Kubernetes 管理的负载均衡器。

Ingress Controller 容器中的负载均衡器可以是各种主流的负载均衡软件，比如：Nginx、HAProxy、Traefik 等。 不管具体的软件类型是什么，官方都统称为 Ingress Controller。

（2）原理

当集群使用 Ingress 进行负载分发时，Ingress Controller 基于 Ingress 规则将客户端请求直接转发到 Service 对应的后端 Endpoint(Pod) 上，所以会跳过 kube-proxy 的转发功能，kube-proxy 在这里并不会起作用。这种方式比 LoadBalancer 更加高效。

当客户端访问实验楼（www.shiyanlou.com）时：

• 访问 www.shiyanlou.com/courses 的请求会被路由到后端名为 courses 的 Service；

• 访问 www.shiyanlou.com/louplus 的请求会被路由到后端名为 louplus 的 Service；

• 访问 www.shiyanlou.com/vip 的请求会被路由到后端名为 vip 的 Service；

  使用 Ingress 不仅可以实现对 HTTP 的路由，还可以实现基于 cookie 的会话亲和性、SSL 直通/终止等功能。

二、部署 nginx-ingress-controller

在 Kubernetes 集群中，Ingress Controller 是以 Pod 形式运行的。

根据负载均衡器的不同出现了多种 Ingress Controller，比如：

• Kubernetes Ingress Controller: Kubernetes 官方推荐的控制器，由社区开发，最适合新手。
• NGINX Ingress Controller: Nginx 公司开发的官方产品。有一个基于 NGINX Plus 的商业版。
• Traefik: 为部署微服务更加便捷而诞生的现代 HTTP 反向代理、负载均衡工具。支持多种后台来自动化、动态的应用它的配置文件。
• HAProxy Ingress: 这也是在传统配置时应用非常广泛的负载均衡器。它提供了“软”配置更新（无流量损失）、基于 DNS 的服务发现和通过 API 进行动态配置。

（1）举个栗子

0. 下载 nginx-ingress-controller.yaml 和 ingress-service-hodeport.yaml文件

wget https://labfile.oss.aliyuncs.com/courses/1457/nginx-ingress-controller.yaml
wget https://labfile.oss.aliyuncs.com/courses/1457/ingress-service-nodeport.yaml

下载以后可以分别打开这两个文件查看具体的内容：

1. nginx-ingress-controller.yaml 文件中，创建了名为 ingress-nginx 的命名空间（没有使用 kube-system 系统默认空间），并在该命名空间下分别创建了名为 nginx-configuration、tcp-services、udp-services 的 ConfigMap，创建了相关的服务账户、集群角色、集群角色绑定，最后使用 Deployment 部署一个名为 nginx-ingress-controller-xxx 的 Pod 副本，这个 Pod 就是 Ingress Controller。

   注意在 Deployment.spec.template.spec 中设置 hostNetwork: true，将 Pod 中所有容器的端口号都映射到 Node 节点上，因为是在本机进行测试，直接使用 NodePort:containerPort 就可以直接访问该控制器。同时由于国外的镜像无法下载，这里使用阿里云提供的镜像 registry.aliyuncs.com/google_containers/nginx-ingress-controller:0.26.1，这个容器有两个端口：80 端口提供 http 访问，443 端口提供 https 访问。

   nginx-ingress-controller:0.26.1 镜像实现 Ingress Controller 的基本逻辑为：监听 APIServer，获取在 Ingress 中定义的配置信息；基于 Ingress 配置信息，生成 Nginx 所需的配置文件 /etc/nginx/nginx.conf；执行 nginx -s reload 命令重新加载配置文件内容。

2. ingress-service-nodeport.yaml 文件中，为 Ingress Controller Pod 创建 NodePort 类型的 Service，接收集群外部的流量。

0. 先创建 nginx-ingress-controller Pod

$ kubectl create -f nginx-ingress-controller.yaml

2. 为 nginx-ingress-controller Pod 创建 NodePort 类型的 Service

$ kubectl create -f ingress-service-nodeport.yaml
service/ingress-nginx created

3. 查看 ingress-nginx 命令空间下所有创建好的资源对象

$ kubectl get all -o wide -n ingress-nginx

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