【Kubernetes】集群外部的请求访问集群内应用的最佳方式：Ingress

原创已于 2024-08-18 20:27:29 修改 · 1.7k 阅读

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#kubernetes #容器 #云原生 #Ingress #k8s #代理 #Service

于 2024-08-18 11:31:11 首次发布

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《Service 服务》系列，共包含以下文章：

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Kubernetes 通过 Service 为 Pod 提供了统一的入口地址，并使用 NodePort 和 LoadBalance 类型的 Service 让 外部的请求 可以访问 集群内部的应用。

但是，使用 NodePort 和 LoadBalance 类型有以下缺点：

NodePort 类型通过在每个节点上暴露一个端口作为外部访问的入口，因此当 Service 很多时，这种方式会占用集群的大量端口。
LoadBalance 类型需要为每一个 Service 都定义一个负载均衡器，会浪费资源。

因此，Kubernetes 提供了 Ingress 域名访问应用 的方式，这也是从集群外部访问集群内应用的最佳方式。

在这里插入图片描述

1.Ingress 是什么

Ingress 的本质是，定义了一组从域名（或 URL）到 Service 的路由转发规则。Ingress 不会公开端口信息和所使用的协议，而是通过配置 HTTP 或 HTTPS 的路由规则，来实现从集群外部访问集群内应用的 URL 并实现负载均衡功能。

要创建和配置 Ingress 路由转发规则，则需要使用 Ingress Controller。它可以由任何具有 反向代理 功能的应用（如 Nginx 和 Haproxy）来实现。

Ingress 的工作机制如下图所示。
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2.使用 Ingress Controller 创建 Ingress

下面来演示如何使用 Ingress Controller 创建 Ingress，从而实现从集群外部访问集群内部的应用。首先部署 Ingress Controller，再部署应用服务，最后创建 Ingress 的路由规则从集群外部访问集群内部的应用。

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在 GitHub 上搜索 kubernetes/ingress-nginx。🚀 https://github.com/kubernetes/ingress-nginx

🚀 ingress-nginx is an Ingress controller for Kubernetes using NGINX as a reverse proxy and load balancer.

安装 NGINX Ingress Controller（使用 ingress-nginx 项目的官方清单）。

kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/kubernetes/ingress-nginx/controller-v1.1.3/deploy/static/provider/baremetal/deploy.yaml

输出的信息如下：

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检查 Ingress Controller Pod 是否已启动。

kubectl get pods -n ingress-nginx -o wide

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检查是否能看到 NodePort 服务。

kubectl get services -n ingress-nginx

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从 Ingress-NGINX 控制器 v1.0.0 版本开始，需要一个 ingressclass 对象。在默认安装中，已经创建了一个名为 nginx 的 ingressclass 对象。

kubectl get ingressclasses -n ingress-nginx

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如果这只是 Ingresss-NGINX 控制器的实例，您应该在入口类中添加注释 ingressclass.kubernetes.io/is-default-class。

kubectl annotate ingressclasses nginx ingressclass.kubernetes.io/is-default-class="true" -n ingress-nginx

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🚀 在集群中，我们可以设定一个默认的 IngressClass，以便处理所有没有指定 IngressClass 的 Ingress 资源。通过将 ingressclass.kubernetes.io/is-default-class 注解的值设定为 true，来使没有设置 ingressClassName 的 Ingress 使用此默认的 IngressClass。修改后必须新创建的 Ingress 才会默认使用。

尝试使用上一步中的 NodePort 连接 Ingress 控制器。

curl 10.107.109.133

如果您尚未配置任何后端服务，您应该会看到来自 Nginx 的 404 Not Found。现在这样就可以了。

在这里插入图片描述

如果您看到 Nginx 的响应，则表明 Ingress Controller 正在运行并且您可以访问它。

部署一个小型测试应用程序（httpd Web 服务器）来验证您的 Ingress 控制器。

创建以下 YAML 文件并将其命名为 simple-web-server-with-ingress.yaml。

apiVersion: v1
kind: Namespace
metadata:
  name: web
---
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: web-server
  namespace: web
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: web
  template:
    metadata:
      labels:
        app: web
    spec:
      containers:
      - name: httpd
        image: httpd:2.4.53-alpine
        ports:
        - containerPort: 80
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: web-server-service
  namespace: web
spec:
  selector:
    app: web
  ports:
    - protocol: TCP
      port: 5000
      targetPort: 80
---
apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: Ingress
metadata:
  name: web-server-ingress
  namespace: web
spec:
  ingressClassName: nginx
  rules:
  - host: web.example.com
    http:
      paths:
      - path: /
        pathType: Prefix
        backend:
          service:
            name: web-server-service
            port:
              number: 5000

部署应用程序：

kubectl apply -f simple-web-server-with-ingress.yaml

查看 Pod、Deployment、Service 和 Endpoint 的信息。

kubectl get pod,deploy,svc,ep -n web -o wide

在这里插入图片描述

查看创建的 Ingress。

kubectl get ingress -n web

在这里插入图片描述

验证您是否可以使用 NodePort 访问您的应用程序。

curl 10.107.109.133 -H 'Host: web.example.com'

如果成功，您应该看到 <html><body><h1>It Works!</h1></body></html>。

在这里插入图片描述

编辑 hosts 文件加入 IP 地址与域名的对应关系，如下：

10.107.109.133 web.example.com

通过域名访问应用，如下图所示。

在这里插入图片描述

3.Ingress 注解

有时默认的配置并不一定能满足实际的需求，这时可以通过修改 Ingress 的注解（annotations）来实现对特定参数的配置。在每次修改 Ingress 注解后，Ingress Controller 会立即加载新的配置。

下面是官方提供的一个示例。该示例将完成文件上传功能。但默认情况下上传的请求大小是 1 MB，修改注解可以改变请求的大小限制。例如，下面将请求的大小设置为 2 MB。

apiVersion: extensions/v1beta1
kind: Ingress
metadata:
  name: openbayes-server-ing
  annotations:
    nginx.ingress.kubernetes.io/proxy-body-size: "2048"
    nginx.ingress.kubernetes.io/ssl-redirect: "false"
spec:
  rules:
  - http:
      paths:
      - path: /api
        backend:
          serviceName: openbayes-server-svc
          servicePort: 80

下表为常用的 Ingress 注解。

注解名称	作用
`nginx.ingress.kubernetes.io/app-root`	定义应用根目录
`nginx.ingress.kubernetes.io/rewrite-target`	执行 URL 重定向
`nginx.ingress.kubernetes.io/use-regex`	开启路径正则匹配
`nginx.ingress.kubernetes.io/affinity`	开启会话的粘连
`nginx.ingress.kubernetes.io/ssl-redirect`	开启 HTTP 到 HTTPS 的跳转
`nginx.ingress.kubernetes.io/force-ssl-redirect`	即使未启用 TLS 也会强制重定向到 HTTP

4.基于 Ingress 的高可用架构

Ingress 的路由规则是由 Ingress Controller 创建和维护的，因此，Ingress Controller 的 高可用性 就显得非常重要了。如果在 Kubernetes 集群中只存在一个 Ingress Controller，则必然会造成 单点故障。为了解决这个问题，可以采用 Ingress Controller 的 多副本部署，并将其作为 DaemonSet 的守护进程在每个节点上启动一个。

为了最大限度地利用 Ingress 进行路由，建议可以将 Ingress Controller 以独占方式部署，这样可以避免业务应用与 Ingress 服务争用资源。

下图展示了基于 Ingress 的高可用架构，其中引入了 KeepAlived 以实现从公网域名到机房的公网 IP 地址服务器的路由解析。
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