【云原生kubernetes】k8s Ingress使用详解

一、什么是Ingress

在上一篇关于k8s之service的使用一篇中提到，Service对集群之外暴露服务的主要方式有两种，NotePort和LoadBalancer，但这两种方式，都有一定的缺点，具体来说：

• NodePort 会占用很多集群机器的端口，当集群服务变多的时候，过多的端口会给k8s的运维人员带来诸多的不便；
• 而LB的缺点是每个service需要一个LB，不仅浪费而且麻烦，并且需要kubernetes之外设备的支持；

基于这种现状，k8s提供了Ingress这种资源对象，Ingress只需要一个NodePort或者一个LB就可以满足暴露多个Service的需求；

二、Ingress 工作机制

 Ingress 的工作机制可参考下图进行理解；

实际上，Ingress相当于一个7层的负载均衡器，可以理解为kubernetes对反向代理的一个抽象，它的工作原理类似于Nginx；

或者可以理解为：在Ingress里建立了诸多的映射规则，Ingress Controller通过监听这些配置规则并转化成Nginx的反向代理配置 , 然后对外部提供服务；

三、Ingress 核心概念

关于Ingress，有下面两个概念需要重点理解

• ingress：kubernetes中的一个对象，作用是定义请求如何转发到service的规则；
• ingress controller：具体实现反向代理及负载均衡的程序，对ingress定义的规则进行解析，根据配置的规则来实现请求转发，实现方式有很多，比如Nginx, Contour, Haproxy等；

四、Ingress 工作原理

类比Nginx来说，Ingress工作原理如下

• 编写Ingress规则，说明哪个域名对应kubernetes集群中哪个Service；
• Ingressnen控制器动态感知Ingress服务规则的变化，然后生成一段对应的Nginx反向代理配置；
• Ingress控制器会将生成的Nginx配置写入到一个运行着的Nginx服务中，并动态更新；

到此为止，不难发现，Ingress 其实真正在工作的时候就像是充当一个Nginx在使用，内部配置了用户定义的请求转发规则；

整个工作原理可以参照下图进行理解

五、Ingress 使用

搭建 Ingress 环境

1、获取 ingress-nginx

获取ingress-nginx，本次案例使用的是0.30版本

在当前目录下创建一个ingress-controller目录

mkdir ingress-controller

进入目录，下载两个yaml文件，可以通过wget的方式

wget https://raw.githubusercontent.com/kubernetes/ingress-nginx/nginx-0.30.0/deploy/static/mandatory.yaml
wget https://raw.githubusercontent.com/kubernetes/ingress-nginx/nginx-0.30.0/deploy/static/provider/baremetal/service-nodeport.yaml

#如果仍然下载不下来，也可以考虑下载码云上的
wget https://gitee.com/mirrors/ingress-nginx/raw/nginx-0.30.0/deploy/static/mandatory.yaml

或者进入github直接手动复制配置内容到本地的yaml文件中

​​mandatory.yaml​​​   ​​service-nodeport.yaml​​

注意，下载下来之后， 修改mandatory.yaml文件中的仓库，否则拉取不到

quay.io/kubernetes-ingress-controller/nginx-ingress-controller:0.30.0

替换为

quay-mirror.qiniu.com/kubernetes-ingress-controller/nginx-ingress-controller:0.30.0

2、创建 ingress-nginx

kubectl apply -f ./

执行完成后，可以看到创建了很多东西

执行完成后，查看Pod和Service，可以看到下面这两个信息，一个Pod(nginx-ingress-controller)，一个Service(NodePort)；

kubectl apply -f  mandatory.yaml
kubectl apply -f service-nodeport.yaml 

部署两组 service

按照下图所示，我们将部署两组Pod，一组为nginx，一组为tomcat

创建tomcat-nginx.yaml

配置内容如下

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx-deployment
  namespace: default
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx-pod
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx-pod
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:1.17.1
        ports:
        - containerPort: 80

---

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: tomcat-deployment
  namespace: default
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: tomcat-pod
  template:
    metadata:
      labels:
        app: tomcat-pod
    spec:
      containers:
      - name: tomcat
        image: tomcat:8.5-jre10-slim
        ports:
        - containerPort: 8080

---

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx-service
  namespace: default
spec:
  selector:
    app: nginx-pod
  clusterIP: None
  type: ClusterIP
  ports:
  - port: 80
    targetPort: 80

---

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: tomcat-service
  namespace: default
spec:
  selector:
    app: tomcat-pod
  clusterIP: None
  type: ClusterIP
  ports:
  - port: 8080
    targetPort: 8080

使用下面的命令执行Pod的创建

kubectl create -f tomcat-nginx.yaml

创建成功后，可以检查下Pod的状况，可以看到3个nginx，3个tomcat对应的Pod成功创建和运行起来了；

 此时，再查看service，可以看到nginx和tomcat对应的两个service；

到这里，我们就按照部署图中的模型准备完成，接下来就需要通过Ingress相关的配置登场了；

配置Http访问代理

在当前目录下，创建ingress-http.yaml，配置内容如下：

apiVersion: extensions/v1beta1
kind: Ingress
metadata:
  name: ingress-http
  namespace: default
spec:
  rules:
  - host: nginx.congge.com
    http:
      paths:
      - path: /
        backend:
          serviceName: nginx-service
          servicePort: 80
  - host: tomcat.congge.com
    http:
      paths:
      - path: /
        backend:
          serviceName: tomcat-service
          servicePort: 8080

使用下面的命令创建并查看

kubectl create -f ingress-http.yaml

kubectl get ing ingress-http -n default

或

kubectl describe ing ingress-http -n default

也可以通过describe查看Ingress配置规则的详细信息； 

该规则解释来说就是：

• 当访问： nginx.congge.com的时候，将由nginx-service处理，其背后处理的Pod分别为括号内分配的IP:地址对应的服务；
• 当访问：tomcat ... ，也是如此理解

如何通过外网访问呢？

首先，我们查看下上面通过Ingres-controller创建时的service信息，下图可以看到，这里有一个NodePort类型的service，分配的对外端口是30337；

所以，外网访问的完整地址是，前提是当前的这个域名要能正确使用；

​​http://nginx.congge.com:32599​​ http://tomcat.congge.com:30337

配置Https访问代理

https的配置和http配置文件差不多，只是在使用https这种方式下，需要提前创建好响应的证书；

创建证书

# 生成证书
openssl req -x509 -sha256 -nodes -days 365 -newkey rsa:2048 -keyout tls.key -out tls.crt -subj "/C=CN/ST=BJ/L=BJ/O=nginx/CN=congge.com"

# 创建密钥
kubectl create secret tls tls-secret --key tls.key --cert tls.crt

在当前目录下创建ingress-https.yaml配置文件，配置内容如下：

apiVersion: extensions/v1beta1
kind: Ingress
metadata:
  name: ingress-https
  namespace: default
spec:
  tls:
    - hosts:
      - nginx.congge.com
      - tomcat.congge.com
      secretName: tls-secret # 指定秘钥
  rules:
  - host: nginx.congge.com
    http:
      paths:
      - path: /
        backend:
          serviceName: nginx-service
          servicePort: 80
  - host: tomcat.congge.com
    http:
      paths:
      - path: /
        backend:
          serviceName: tomcat-service
          servicePort: 8080

使用下面的命令创建

kubectl create -f ingress-https.yaml

或者通过describe命令查看下相关的配置规则，与上面http不同的是，这里会多出一个TLS，可以看到，这个TLS所要保护的域名，正是上面配置的那两个域名；

在通过外网访问之前，我们再次查看下对外暴露的端口号，由于是https，所以应该访问的是32559；

再次访问时，地址如下

​​https://nginx.congge.com:32599​​ https://tomcat.congge.com:30337