Service 和 Ingress

Service 和 Ingress

service 和 ingress 是kubernetes 中用来转发网络请求的两个服务，两个服务用处不同，service 主要提供集群内部网络调用、负载均衡(四层负载)，ingress 提供外部访问，反向代理，负载均衡(七层负载)

Service

在kubernetes中，pod是应用程序的载体，我们可以通过pod的ip来访问应用程序，但是pod的ip地址不是固定的，这也就意味着不方便直接采用pod的ip对服务进行访问。

为了解决这个问题，kubernetes提供了Service资源，Service会对提供同一个服务的多个pod进行聚合，并且提供一个统一的入口地址。通过访问Service的入口地址就能访问到后面的pod服务

可以说 Service 是一个应用服务的抽象，定义了 Pod 逻辑集合和访问这个 Pod 集合的策略。Service 代理 Pod 集合，对外表现为一个访问入口，访问该入口的请求将经过负载均衡，转发到后端 Pod 中的容器。

Endpoint

每一个service 都会有一个 Endpoint controller ， 在endponit 里面会维护 address，targetPort 和 容器之间的关系。整个访问链是 通过 service -> endpoint -iptables->kube-proxy -> 容器

service 的定义

Yaml 文件案例

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx-svc  # service name
  labels:
    app: nginx-svc  # service 自己的标签
spec:
  ports:
  - name: http # service 端口配置的名称
    protocol: TCP # 端口绑定的协议，支持 TCP、UDP、SCTP，默认为 TCP
    port: 1080 # service 自己的端口
    targetPort: 80 # 目标 pod 的端口
  type: NodePort # 默认是ClusterIP 类型，只能在集群内部使用  
   	             # NodePort 用于将服务暴露给外部访问
  selector: # 选中当前 service 匹配哪些 pod，对哪些 pod 的东西流量进行代理
    app: nginx

使用命令

# 创建 service
kubectl create -f nginx-svc.yaml

# 查看 service 信息，通过 service 的 cluster ip 进行访问
kubectl get svc 

# 查看 pod 信息，通过 pod 的 ip 进行访问
kubectl get po -owide

# 创建其他 pod 通过 service name 进行访问（推荐）
kubectl exec -it busybox -- sh
curl http://nginx-svc

# 默认在当前 namespace 中访问，如果需要跨 namespace 访问 pod，则在 service name 后面加上 .<namespace> 即可
curl http://nginx-svc.default

代理集群外部服务

用于解决外部服务迁移到k8s 集群，各个环境访问名称统一，容器内部访问外部服务等需求

实现方式：

1. 编写 service 配置文件时，不指定 selector 属性

   apiVersion: v1
   kind: Service
   metadata:
     name: nginx-svc  # service name
     labels:
       app: nginx-svc  # service 自己的标签
   spec:
     ports:
     - name: http # service 端口配置的名称
       protocol: TCP # 端口绑定的协议，支持 TCP、UDP、SCTP，默认为 TCP
       port: 1080 # service 自己的端口
       targetPort: 80 # 目标 pod 的端口
     type: ClusterIP # 默认是ClusterIP 类型，只能在集群内部使用  
      	             # NodePort 用于将服务暴露给外部访问
   

2. 自己创建 endpoint

apiVersion: v1
kind: Endpoints
metadata:
  labels:
    app: nginx-svc # 与 service 一致
  name: nginx-svc # 与 service 一致
  namespace: default # 与 service 一致
subsets:  # 子网设置
- addresses:
  - ip: <target ip> # 目标 ip 地址
  ports: # 与 service 一致
  - name: http  # service 中ports.name 属性保持一致
    port: 80
    protocol: TCP

反向代理外部域名

直接通过在容器内部直接通过外部域名去访问

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  labels:
    app: baidu-external-domain
  name: baidu-external-domain
spec:
  type: ExternalName
  externalName: www.baidu.com

Service 常用类型

Type	用途	补充
ClusterIP	只能在集群内部使用，不配置类型的话默认就是 ClusterIP
ExternalName	返回定义的 CNAME 别名，可以配置为域名
LoadBalancer	使用云服务商（阿里云、腾讯云等）提供的负载均衡器服务
NodePort	在所有安装了 kube-proxy 的节点都绑定一个端口，此端口可以代理至对应的 Pod，集群外部可以使用任意节点 ip + NodePort 的端口号访问到集群中对应 Pod 中的服务。	一般用于测试环境，生产环境使用ingress

补充：

NodePort 映射是一个O(N) 的时间复杂度，当节点数越多的时候，效率越低，内部代码是通过轮询来处理的

当类型设置为 NodePort 后，可以在 ports 配置中增加 nodePort 配置指定端口，需要在下方的端口范围内，如果不指定会随机指定端口

端口范围：30000~32767

端口范围配置在 /usr/lib/systemd/system/kube-apiserver.service 文件中

Ingress

Ingress 可以提供外网访问 Service 的能力。可以把某个请求地址映射、路由到特定的 service。

ingress 需要配合 ingress controller 一起使用才能发挥作用，ingress 只是相当于路由规则的集合而已，真正实现路由功能的，是 Ingress Controller，ingress controller 和其它 k8s 组件一样，也是在 Pod 中运行。

Ingress-nginx

Ingress 是一个更高层的抽象，具体实现还需要借助于Ingress controller 列如 Ingress-nginx 其他控制器参考 官网文档 https://kubernetes.io/zh-cn/docs/concepts/services-networking/ingress-controllers

安装

参考官网地址：https://kubernetes.github.io/ingress-nginx/deploy/#using-helm

官网默认采用helm，因此需要先安装helm

1. 下载安装包 wget https://get.helm.sh/helm-v3.14.2-linux-amd64.tar.gz
2. tar -zxvf helm-v3.2.3-linux-amd64.tar.gz
3. cp helm /usr/local/bin/

# 添加ingree 仓库
helm repo add ingress-nginx https://kubernetes.github.io/ingress-nginx

# 查看仓库列表
helm repo list

# 搜索 ingress-nginx
helm search repo ingress-nginx

# 下载安装包
helm pull ingress-nginx/ingress-nginx  --version 4.4.2

# 解压安装包
tar -zxvf ingress-nginx-4.4.2.tgz

# 解压后，进入解压完成的目录
cd ingress-nginx

# 修改 values.yaml
  镜像地址：修改为国内镜像
  registry: registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com
  image: google_containers/nginx-ingress-controller
  image: google_containers/kube-webhook-certgen
  tag: 两个image 版本保持一致 或者 不动也行

  hostNetwork: true
  dnsPolicy: ClusterFirstWithHostNet

  修改部署配置的 kind: /DaemonSet    # Deployment 改成 DaemonSet
  nodeSelector:
    ingress: "true" # 增加选择器，如果 node 上有 ingress=true 就部署

  将 admissionWebhooks.enabled 修改为 false
  
  将 service 中的 type 由 LoadBalancer 修改为 ClusterIP，如果服务器是云平台才用 LoadBalancer
  
# 为 ingress 专门创建一个 namespace
kubectl create ns ingress-nginx

# 为需要部署 ingress 的节点上加标签
kubectl label node k8s-master ingress=true

# 安装 ingress-nginx
helm install ingress-nginx -n ingress-nginx .

使用

apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: Ingress # 资源类型为 Ingress
metadata:
  name: demo-nginx-ingress
  annotations:
    kubernetes.io/ingress.class: "nginx"
    nginx.ingress.kubernetes.io/rewrite-target: /  # 重写路径
spec:
  rules: # ingress 规则配置，可以配置多个
  - host: k8s.demo.cn #域名配置，可以使用通配符 *   可以配置多个host  也可以不配置host 直接通过ip:port 方式访问 配置了host 就只能通过host 不能选择ip:port 的形式
    http:
      paths: # 相当于 nginx 的 location 配置，可以配置多个 paths
    	- path: /api # 等价于 nginx 中的 location 的路径前缀匹配
      	pathType: Prefix # 路径类型，按照路径类型进行匹配 ImplementationSpecific 需要指定 IngressClass，具体匹配规则以 IngressClass 中的规则为准。Exact：精确匹配，URL需要与path完全匹配上，且区分大小写的。Prefix：以 / 作为分隔符来进行前缀匹配
        backend:
          service: 
            name: nginx-svc # 代理到哪个 service
            port:   # 可以直接写 80 也可以如下写法
              number: 80 # service 的端口