Ingress nginx 公开TCP服务

背景

公司业务繁多， HTTP、GRPC、TCP多种协议服务并存，Kubernetes流量入口复杂，所以萌生了通过LoadBalancer + Ingress-nginx 的方式完全的结果入口流量，当然在高并发的场景下可以对LoadBalancer 和Ingress-nginx 进行拆分管理。

HTTP以及GRPC在Ingress上的使用就不过多说明了。 主要验证下ingres-nginx对TCP流量的转发，以及简单窥探下实现逻辑。

搞起

首先先准备好内部TCP环境， 这里使用mysql作为测试服务，使用如下命令对服务进行部署。

cat > mysql.yaml << EOF
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: mysql-master
  labels:
    name: mysql-master
  namespace: default
spec:
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      app: mysql-master
      name: mysql-master
  template:
    metadata:
      labels:
        app: mysql-master
        name: mysql-master
    spec:
      containers:
      - name: mysql-master
        image: mysql:9
        imagePullPolicy: Always
        ports:
        - containerPort: 3306
        env:
        - name: MYSQL_ROOT_PASSWORD
          value: "123456"
---
kind: Service
apiVersion: v1
metadata:
  name: mysql
  namespace: default
spec:
  type: ClusterIP
  clusterIP: None
  ports:
   - name: mysql
     port: 3306
  selector:
    name: mysql-master
---
# 创建ingress tcp转发用到的configmap
apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
  name: tcp-services
  namespace: ingress-nginx
data:
  9000: "default/mysql:3306"
EOF
kubectl apply -f mysql.yaml

ingress对于TCP与UDP的转发通过增加--tcp-services-configmap和--udp-services-configmap参数配置，用于指定配置保存的configmap。
configmap 格式如下：
<external port>:<namespace/service name>:<service port/name>:[PROXY]:[PROXY]

• external port：表示ingress对外暴露的端口，需要在ingress service进行添加。 下一步添加。
• <namespace/service name>：service 所在的namespace及名称。
• <service port/name>：service的名称或端口。
• [PROXY]:[PROXY]：TCP 服务中使用代理协议解码 (listen) 和/或编码 (proxy_pass)。第一个PROXY控制代理协议的解码，第二个PROXY控制使用代理协议的编码。（可选）

拓展( PROXY Protocol )

什么是 PROXY Protocol ? 其实很简单，就是为了解决多层NET或TCP转发时 无法获取客户端真实IP的问题，在 TCP 第一行加入了一些信息标识协议、客户端地址、转发地址以及端口等。目前有 v1 和 v2 两个版本。

开源版本支持：

• HTTP 的 PROXY 协议：NGINX Open Source 1.5.12及更高版本
• TCP 客户端 PROXY 协议：NGINX Open Source 1.9.3及更高版本
• 接受 TCP 的 PROXY 协议：NGINX Open Source 1.11.4及更高版本
• PROXY 协议 v2：NGINX Open Source 1.13.11及更高版本
  NGINX Open Source 默认不包含HTTP和Stream TCP的 Real-IP 模块；

一般获取客户端真实IP有以下2种方案：

HTTP:

• 使用 X-Forwarded-For（XFF）头
• Proxy Protocol + X-Forwarded-For

TCP:

• Proxy Protocol + nginx日志分析
• 基于网络层信息获取(toa)

然后接着说， 需要对ingress-nginx service 开启相应的端口转发，增加如下配置。

    - name: proxied-tcp-9000
      port: 9000
      targetPort: 9000
      protocol: TCP

最后，修改ingress-nginx deployment , 在启动参数中加入如下配置，用来更新nginx 关于TCP/UDP的转发配置。

args:
    - /nginx-ingress-controller
    - --tcp-services-configmap=ingress-nginx/tcp-services

完结～撒花🎉～～

参考

nginx-ingress 服务架构图

根据配置的信息自动加载后端IP、Port （https://github.com/kubernetes/ingress-nginx/blob/main/rootfs/etc/nginx/lua/tcp_udp_balancer.lua）