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Kubernetes-Service介紹(三)-Ingress(含最新版安裝踩坑實踐)

本文轉載自   查看原文   2021-10-20 08:52   2514    DevOps

前言

本篇是Kubernetes第十篇，大家一定要把環境搭建起來，看是解決不了問題的，必須實戰。

Kubernetes系列文章:
  1. Kubernetes介紹
  2. Kubernetes環境搭建
  3. Kubernetes-kubectl介紹
  4. Kubernetes-Pod介紹(-)
  5. Kubernetes-Pod介紹(二)-生命周期
  6. Kubernetes-Pod介紹(三)-Pod調度
  7. Kubernetes-Pod介紹(四)-Deployment
  8. Kubernetes-Service介紹(一)-基本概念
  9. Kubernetes-Service介紹(二)-服務發現

什么需要Ingress

Service是基於四層TCP和UDP協議轉發的，而Ingress可以基於七層的HTTP和HTTPS協議轉發，可以通過域名和路徑做到更細粒度的划分，如下圖所示:

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Ingress請求過程

用戶請求首先到達Ingress Controller，Ingress Controller根據Ingress的路由規則，查找到對應的Service，進而通過Endpoint查詢到Pod的IP地址，然后將請求轉發給Pod。

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Ingress與Ingress Controller

簡單來說，Ingress Controller是負責具體轉發的組件，通過各種方式將它暴露在集群入口，外部對集群的請求流量會先到Ingress Controller，而Ingress對象是用來告訴Ingress Controller該如何轉發請求，比如哪些域名哪些Path要轉發到哪些服務等等。

Ingress Controller

Ingress Controller並不是Kubernetes自帶的組件，實際上Ingress Controller只是一個統稱，用戶可以選擇不同的Ingress Controller實現，目前，由Kubernetes維護的Ingress Controller只有Google的GCE與Ingress Nginx兩個，其他還有很多第三方維護的Ingress Controller。但是不管哪一種Ingress Controller，實現的機制都基本一致，只是在具體配置上有差異。一般來說，Ingress Controller的形式都是一個Pod，里面跑着daemon程序和反向代理程序。daemon負責不斷監控集群的變化，根據Ingress對象生成配置並應用新配置到反向代理，比如Nginx Ingress就是動態生成Nginx配置，動態更新upstream，並在需要的時候重新加載應用新配置。

Ingress

Ingress是一個API對象，和其他對象一樣，通過yaml文件來配置。Ingress通過Http或Https暴露集群內部Service，給Service提供外部URL、負載均衡、SSL/TLS能力以及基於Host代理。

Ingress的部署

Deployment+LoadBalancer模式的Service

如果要把Ingress部署在公有雲，那可以選擇這種方式。用Deployment部署Ingress Controller，創建一個type為LoadBalancer的Service關聯這組Pod。大部分公有雲，都會為LoadBalancer的Service自動創建一個負載均衡器，通常還綁定了公網地址。只要把域名解析指向該地址，就實現了集群服務的對外暴露。此方案確定需要在公有雲上部署。

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Deployment+NodePort模式的Service

使用Deployment模式部署Ingress Controller，並創建對應的服務，但是type為NodePort。這樣，Ingress就會暴露在集群節點ip的特定端口上。由於Nodeport暴露的端口是隨機端口，一般會在前面再搭建一套負載均衡器來轉發請求。該方式一般用於宿主機是相對固定IP地址。

缺點:

  1. NodePort方式暴露Ingress雖然簡單方便，但是NodePort多了一層轉發，在請求量級很大時可能對性能會有一定影響;
  2. 請求節點會是類似http://www.a.com:3008,其中3008是Ingress Nginx的svc暴露出來的Nodeport端口，看起來不太專業；
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DaemonSet+HostNetwork+NodeSelector模式

使用DaemonSet結合Nodeselector來部署Ingress Controller到特定的Node上，然后使用HostNetwork直接把該Pod與宿主機Node的網絡打通，直接使用宿主機的80/433端口就能訪問服務。這時Ingress Controller所在的Node機器就是流量入口。

優點

該方式整個請求鏈路最簡單，性能相對NodePort減少一層轉發，因此性能更好；

缺點

由於直接利用宿主機節點的網絡和端口，一個Node只能部署一個Ingress Controller的pod；

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部署實戰

關於版本問題需要注意以下幾點:

本篇采用ingress-nginx v1.0.0,最新版本 v1.0.0適用於 Kubernetes 版本 v1.19+ ；

Kubernetes-v1.22+ 需要使用 ingress-nginx>=1.0，因為 networking.k8s.io/v1beta 已經移除；

Deployment+NodePort模式
  1. 使用wget下載v1.0.0的deploy.yaml，該處可能由於網絡的原因下載不下來，大家可以在第二步下載我改好的文件； 
wget https://raw.githubusercontent.com/kubernetes/ingress-nginx/controller-v1.0.0/deploy/static/provider/baremetal/deploy.yaml
  1. 接下來我們需要修改deploy.yaml里面的鏡像文件，由於k8s.gcr.io相關的鏡像國內都進行屏蔽了，這里我采用了從docker官方去下載相關的鏡像文件，需要將k8s.gcr.io/ingress-nginx/controller:v1.0.0和k8s.gcr.io/ingress-nginx/kube-webhook-certgen:v1.0鏡像替換為willdockerhub/ingress-nginx-controller:v1.0.0和jettech/kube-webhook-certgen:v1.5.2，這里需要注意的是kube-webhook-certgen有兩處不要漏替換，此外需要在args處增加--watch-ingress-without-class=true配置，這里將修改好的文件v1.0.0-deploy.yaml上傳到網盤, 鏈接 提取碼: sksc ;
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  1. 部署nginx-ingress-controller； 
kubectl apply -f v1.0.0-deploy.yaml 
  1. 檢查nginx-ingress-controller創建的情況，這個我們會發現該Service是一個NodePort類型，並且被隨機分配兩個端口，分別是32368和32577，后續我們就需要通過這個端口訪問改地址信息； 
#查看相關pod狀態
kubectl get pods -n ingress-nginx -owide
#查看service
kubectl get service -n ingress-nginx
image.png
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  1. 創建Deployment和Service，這里我們就是就使用之前的nginx-deployment.yaml和nginx-service.yaml； 
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx-deployment
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: backend
  replicas: 3
  template:
    metadata:
      labels:
        app: backend
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:latest
        resources:
          limits:
            memory: "128Mi"
            cpu: "128m"
        ports:
        - containerPort: 80
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx-service
spec:
  #定義后端pod標簽為app=backend
  selector:
    app: backend
  ports:
  #service端口號
  - port: 80
    #pod的端口號
    targetPort: 80
kubectl apply -f nginx-service.yaml
kubectl apply -f nginx-nodeport-service.yaml
  1. 驗證Service創建情況，並且可以通過Service地址訪問相關服務； 
#查看service狀況
kubectl get svc
#訪問服務
curl http://10.96.45.195
  1. 新建ingress策略nodeport-ingress.yaml，創建對應資源； 
apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: Ingress
metadata:
  name: nodeport-ingress
  namespace: default
spec:
  rules:
  - host: aa.bb.cc
    http:
      paths:
      - pathType: Prefix
        path: /
        backend:
          service:
            name: nginx-service
            port:
              number: 80
#創建ingress資源
kubectl apply -f nodeport-ingress.yaml
#檢查ingress資源
kubectl get ingress
image.png
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  1. 檢查資源的訪問，這里使用nginx-ingress-controller暴露的端口32368訪問服務的信息； 
#第一種方案可以在對應Node上設置host文件
echo '172.21.122.231 aa.bb.cc' >> /etc/hosts
curl aa.bb.cc:32368
#使用curl方式
curl -v http://172.21.122.231:32368 -H 'host: aa.bb.cc'
image.png
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DaemonSet+HostNetwork+nodeSelector模式
  1. 清除資源； 
kubectl delete -f v.1.0.0-deploy.yaml
kubectl delete -f nginx-nodeport-service.yaml
kubectl delete -f nodeport-ingress.yaml
  1. 給Node節點打標簽為ingress=nginx； 
kubectl label nodes demo-work-1 ingress=nginx
  1. 編輯v1.0.0-deploy.yaml，找到deployment部分，將kind變為DaemonSet，nodeSelector節點選擇器變為ingress等於nginx，增加網絡為hostNetwork等於true，這里需要在args新增--watch-ingress-without-class，這樣ingress規則才能生效，這個是新版的以后不太一樣的地方， 鏈接提取碼: dbag； 
apiVersion: apps/v1
kind: DaemonSet
metadata:
  labels:
    helm.sh/chart: ingress-nginx-4.0.1
    app.kubernetes.io/name: ingress-nginx
    app.kubernetes.io/instance: ingress-nginx
    app.kubernetes.io/version: 1.0.0
    app.kubernetes.io/managed-by: Helm
    app.kubernetes.io/component: controller
  name: ingress-nginx-controller
  namespace: ingress-nginx
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app.kubernetes.io/name: ingress-nginx
      app.kubernetes.io/instance: ingress-nginx
      app.kubernetes.io/component: controller
  revisionHistoryLimit: 10
  minReadySeconds: 0
  template:
    metadata:
      labels:
        app.kubernetes.io/name: ingress-nginx
        app.kubernetes.io/instance: ingress-nginx
        app.kubernetes.io/component: controller
    spec:
      dnsPolicy: ClusterFirst
      containers:
        - name: controller
          image: willdockerhub/ingress-nginx-controller:v1.0.0
          imagePullPolicy: IfNotPresent
          lifecycle:
            preStop:
              exec:
                command:
                  - /wait-shutdown
          args:
            - /nginx-ingress-controller
            - --election-id=ingress-controller-leader
            - --controller-class=k8s.io/ingress-nginx
            - --configmap=$(POD_NAMESPACE)/ingress-nginx-controller
            - --validating-webhook=:8443
            - --validating-webhook-certificate=/usr/local/certificates/cert
            - --validating-webhook-key=/usr/local/certificates/key
            - --watch-ingress-without-class=true  # 新增
          securityContext:
            capabilities:
              drop:
                - ALL
              add:
                - NET_BIND_SERVICE
            runAsUser: 101
            allowPrivilegeEscalation: true
          env:
            - name: POD_NAME
              valueFrom:
                fieldRef:
                  fieldPath: metadata.name
            - name: POD_NAMESPACE
              valueFrom:
                fieldRef:
                  fieldPath: metadata.namespace
            - name: LD_PRELOAD
              value: /usr/local/lib/libmimalloc.so
          livenessProbe:
            failureThreshold: 5
            httpGet:
              path: /healthz
              port: 10254
              scheme: HTTP
            initialDelaySeconds: 10
            periodSeconds: 10
            successThreshold: 1
            timeoutSeconds: 1
          readinessProbe:
            failureThreshold: 3
            httpGet:
              path: /healthz
              port: 10254
              scheme: HTTP
            initialDelaySeconds: 10
            periodSeconds: 10
            successThreshold: 1
            timeoutSeconds: 1
          ports:
            - name: http
              containerPort: 80
              protocol: TCP
            - name: https
              containerPort: 443
              protocol: TCP
            - name: webhook
              containerPort: 8443
              protocol: TCP
          volumeMounts:
            - name: webhook-cert
              mountPath: /usr/local/certificates/
              readOnly: true
          resources:
            requests:
              cpu: 100m
              memory: 90Mi
      nodeSelector:
        ingress: nginx
      hostNetwork: true
      serviceAccountName: ingress-nginx
      terminationGracePeriodSeconds: 300
      volumes:
        - name: webhook-cert
          secret:
            secretName: ingress-nginx-admission
  1. 部署和檢查ingress-nginx； 
#部署ingress-nginx
kubectl apply -f v1.0.0-deploy.yaml
#查看相關pod狀態
kubectl get pods -n ingress-nginx -owide
#查看service
kubectl get service -n ingress-nginx
  1. 新建nginx-service.yaml，將方式改變為ClusterIP形式； 
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx-service
spec:
  #定義后端pod標簽為app=backend
  selector:
    app: backend
  ports:
  #service端口號
  - port: 80
    #pod的端口號
    targetPort: 80
  1. 創建nginx-service，並檢查資源情況； 
#創建nginx-service
kubectl apply -f nginx-service.yaml
#檢查資源狀況
kubectl get svc
#資源的綁定情況
kubectl describe service nginx-service
#通過curl訪問
curl 10.96.53.148
image.png
image.png
  1. 創建hostnetwork-ingress.yaml文件； 
apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: Ingress
metadata:
  name: nodeport-ingress
  namespace: default
spec:
  rules:
  - host: aa.bb.cc
    http:
      paths:
      - pathType: Prefix
        path: /
        backend:
          service:
            name: nginx-service
            port:
              number: 80
  1. 創建ingress資源； 
#創建ingress
kubectl apply -f hostnetwork-ingress.yaml
#檢查ingress資源
kubectl get ingress
  1. 檢查資源的訪問； 
curl -v http://172.21.122.231 -H 'host: aa.bb.cc'
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結束

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