Ingress

一、需求背景

固定对外提供服务采用了NodePort方式映射并固定了30001端口,但是,该端口默认范围是30000~32767,并且我们的web服务一般都是80、443端口对外,因此我们产生了如下几点需求和疑问:

1、如果想暴露80、443端口,可以修改k8s apiserver的参数将端口设置为80~xxxx,但是不推荐这样做,因为k8s在一些场景需求的时候会自动在端口范围内生成一个端口使用,如果我们的端口访问包含了常用端口,可能会给其他本地服务带来麻烦。
2、如果你的系统服务增多,需要暴露更多的web服务的时候,那么也同样需要设置固定更多的NodePort端口,为了避免端口冲突你还要对使用的端口进行整理维护。
3、一个系统对外暴露的端口增多,就好比我们的园区开了更多的门一样,任何一个门有安全问题,都会导致整个园区产生安全风险,我们的系统同样如此。
4、还有一个最重要的是,我们是web服务,怎么能少了https证书呢。所以依然需要在增加一个独立的nginx、traefik等组件来配置证书。

针对如上问题,我们总是需要一个方向代理服务的。既然需要单独管理维护一个,不如用 k8s 为了提供了的ingress控制器方案,完美解决问题。

二、主要组件关系

Ingress是为了弥补nodeport不足而生的,nodeport存在不足:一个端口只能一个服务使用,端口需要提前规划,只支持4层负载均衡。
Ingress 公开了从集群外部到集群内部服务的HTTP和HTTPS路由的规则集合,而具体实现流量路由是由Ingress Controller负责。

Service: 后端真实服务的抽象,一个 Service 可以代表多个相同的后端服务,向下对应多个 Pod。
Ingress: 反向代理规则,用来规定 HTTP/S 请求应该被转发到哪个 Service 上,根据根据请求中不同的 Host 和 url 路径让请求落到不同的 Service 上。
Ingress Controller: 它是一个反向代理程序,也是一个具体的 Pod,它负责解析 Ingress 的反向代理规则,如果 Ingress 有增删改的变动,所有的 Ingress Controller 都会及时更新自己相应的转发规则,当 Ingress Controller 收到请求后就会根据这些规则将请求转发到对应的 Service。

Kubernetes 并没有自带 Ingress Controller,它只是一种标准,具体实现有多种,需要自己单独安装,常用的是 Nginx Ingress Controller 和 Traefik Ingress Controller。 所以 Ingress 是一种转发规则的抽象,Ingress Controller 的实现需要根据这些 Ingress 规则来将请求转发到对应的 Service

使用 Ingress 时一般会有三个组件:

  • 反向代理负载均衡器
  • Ingress Controller
  • Ingress

1.反向代理负载均衡器
反向代理负载均衡器很简单,说白了就是 nginx、apache 什么的;在集群中反向代理负载均衡器可以自由部署,可以使用 Replication Controller、Deployment、DaemonSet 等等

2.Ingress Controller

Ingress Controller 实质上可以理解为是个监视器,Ingress Controller 通过不断地跟 kubernetes API 打交道,实时的感知后端 service、pod 等变化,比如新增和减少 pod,service 增加与减少等;当得到这些变化信息后,Ingress Controller 再结合下文的 Ingress 生成配置,然后更新反向代理负载均衡器,并刷新其配置,达到服务发现的作用

3.Ingress

Ingress 简单理解就是个规则定义;比如说某个域名对应某个 service,即当某个域名的请求进来时转发给某个 service;这个规则将与 Ingress Controller 结合,然后 Ingress Controller 将其动态写入到负载均衡器配置中,从而实现整体的服务发现和负载均衡

Ingress Controller工作流程
Ingress Contronler通过于k8s API交互,动态去感知集群中Ingress 规则变化,然后读取它按照自定义规则,规则就是写明哪个域名对应哪个service ,生成一段nginx配资后,应用到管理Nginx服务, 然后热加载生效,从而达到Nginx负载均衡器配置及动态更新问题。

ingress-controller流程: 客户端->LB(公网)-> Ingress Controller(nginx) -> 分布在各pod节点
nodeport流程:客户端->LB(公网)->Service(nodeport)--> Ingress Controller(nginx) -> 分布在各pod节点

请求进来被负载均衡器拦截,比如 nginx,然后 Ingress Controller 通过跟 Ingress 交互得知某个域名对应哪个 service,再通过跟 kubernetes API 交互得知 service 地址等信息;综合以后生成配置文件实时写入负载均衡器,然后负载均衡器 reload 该规则便可实现服务发现,即动态映射

Ingress Controller 的存在就是为了能跟 kubernetes 交互,又能写 nginx 配置,还能 reload 它,这是一种折中方案;
traefik 天生就是提供了对 kubernetes 的支持,也就是说 traefik 本身就能跟 kubernetes API 交互,感知后端变化,因此可以得知: 在使用 traefik 时,Ingress Controller 已经无卵用了

小结论

ingress、service、pod、secret 都必须要在同一个 namespace 中,对 ingress-controller 的 namespace 没有要求。

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