【Ingress】

一、作用

1.对集群内部：不断跟踪pod的变化，更新endpoint中对应pod的对象，提供了ip不断变化pod的服务发现机制

2.对集群外部：类似负载均衡器，可以在集群内外部对pod进行访问

在k8s中，pod的ip地址和service的ClusterIP仅可以在集群网络内部使用，对于集群外的应用是不可用的。

二、使外部应用能够访问集群内服务方案

1.NodePort

将service暴露在节点网络上，NodePort背后就是Kube-Proxy，Kube-proxy是沟通service网络、pod网络和节点网络的桥梁

（注意：测试环境还行，当有几十上百的服务在集群中运行时，NodePort的端口管理就是灾难。因为每个端口只能是一种服务，端口范围只能是30000-32767）

2.LoadBalancer

通过设置LoadBalancer映射到云服务商提供的LoadBanlancer地址。这种用法仅用于在公有云服务提供商的平台上设置Service的场景。受限于云平台，且通常在云平台部署LoadBalancer还需要额外的费用。

在service提交后，Kubernetes就会调用CloudProvider在公有云上为你创建一个负载均衡服务，并且把被代理的Pod的IP地址配置给负载均衡服务做后端。

3.externalIPs

service允许为其分配外部IP，如果外部IP路由到集群中一个或多个Node上，Service会被暴露给这些externalIPs。通过外部IP进入到集群的流量，将会北路有到Service的Endpoint上。

4.Ingress

只需要一个或者商量的公网IP和LB，即可同时即将多个HTTP服务暴露到外网，七层反向代理。可以简单理解为service的service，它其实就是一组基于域名和URL路径，把用户的请求转发到一个或多个service的规则。

三、Ingress的组成

1.ingress:nginx配置文件

ingress是一个API对象，通过yaml文件来配置，ingress对象的作用就是定义请求如何转发到service的规则，可以理解为配置模板

ingress通过http或https暴露集群内部service，给service提供外部URL、负载均衡、SSL/TLS以及基于域名的反向代理。ingress要依靠ingress-controller来具体实现以上功能

2.ingress-controller: 当作反向代理或者说是转发器

ingress-controller并不是k8s自带的组件，实际上ingress-controller只是一个统称，用户可以选择不同的ingress-controller实现，目前，由k8s维护的ingress-controller只有google云的GCE与ingress-nginx两个，其他还有很多第三方维护的ingress-controller,具体可以参考官方文档。但是不管哪一种ingress-controller,实现的机制都大同小异，只是在具体配置上有差异。

一般来说，ingress-controller的形式都是一个pod,里面跑着daemon程序和反向代理程序。daemon负责不断监控集群的变化，根据ingress对象生成配置并应用新配置到反向代理，比如ingress-nginx就是动态生成nginx配置，动态更新upstream,并在需要的时候reload程序应用新配置。

Ingress-Nginx github地址:https://github.com/kubernetes/ingress-nginx

Ingress_Nginx 官方网站:https://kubernetes.github.io/ingress-nginx/

总结：ingress-controller才是负责具体转发的组件，通过各种方式将他暴露在集群入口，外部对集群的请求流量会先到ingress-controller,而ingress对象是用来告诉ingress-controller该如何转发请求，比如哪些域名、哪些URL要转发到哪些service等等。
Ingress

Ingress Controller

流程：通过DNS客户端解析，到客户端发送http请求，ingress来接受；理论上是发送给每个pod，但实际上通过Ingress（配置文件）来发送给特定的service,然后service发送给指定的endpoints再去分发给每个pod。

四、Ingress工作原理

(1) ingress-controller通过和 kubernetes APIServer 交互，动态的去感知集群中ingre
(2）然后读取它，按照自定义的规则，规则就是写明了哪个域名对应哪个service，生成一段nginx配置,

(3）再写到nginx-ingress-controller的pod里，这个ingress-controller的pod里运行着一个Nginx服务，控制器会把生成的nginx配置写入/etc/nginx.conf文件中，

(4）然后reload一下使配置生效。以此达到域名区分配置和动态更新的作用。

五、ingress暴露服务的方式

方式一：Deployment+LoadBalance模式的Service

适用于把ingress部署在公有云。用Deployment部署ingress-controller，创建一个type为LoadBalancer的service关联这组pod。大部分公有云，都会为LoadBalancer的service自动创建一个负载均衡器，通常还绑定了公网地址。只要把域名解析指向该地址，就实现了集群服务的对外暴露

方式二：DaemonSet+HostNetwork+nodeSelector

用DaemonSet结合nodeselector来部署ingress-controller到特定的node上，然后使用HostNetwork直接把该pod与宿主机node的网络打通，直接使用宿主机的80/433端口就能访问服务。这时，ingress-controller所在的node机器就很类似传统架构的边缘节点，比如机房入口的nginx服务器。该方式整个请求链路最简单，性长相对NodePort模式更好。缺点是由于直接利用宿主机节点的网络和端口，一个node只能部署一个ingress-con.troller pod。比较适合大并发的生产环境使用。

方式三: Deployment+NodePort模式的service

同样用deployment模式部署ingress-controller，并创建对应的service，但是type为NodePort。这样，ingress就会暴露在集群节点ip的特定端口上。由于nodeport暴露的端口是随机端口，一般会在前面再搭建一套负载均衡器来转发请求。该方式一般用于宿主机是相对固定的环境ip地址不变的场景。

NodePort方式暴露ingress虽然简单方便，但是NodePort多了一层NAT，在请求量级很大时可能对性能会有一定影响。

DaemonSet+HostNetwork+nodeSelector架构

daemonset + hostNetwork 模式部署 ingress-controller

客户端-----》ingress-controller(pod和Host共享IP和端口)-----》业务应用的Service----》业务的应用Pod

Deployment+NodePort模式的Service

六、Ingress实验

部署 nginx-ingress-controller

1、部署ingress-controller pod及相关资源

mkdir /opt/ingress
cd /opt/ingress
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官方下载地址：

wget https://raw.githubusercontent.com/kubernetes/ingress-nginx/nginx-0.25.0/deploy/static/mandatory.yaml
1

上面可能无法下载，可用国内的 gitee

wget https://gitee.com/mirrors/ingress-nginx/raw/nginx-0.25.0/deploy/static/mandatory.yaml
wget https://gitee.com/mirrors/ingress-nginx/raw/nginx-0.30.0/deploy/static/mandatory.yaml
1
2

#mandatory.yaml文件中包含了很多资源的创建，包括namespace、ConfigMap、role，ServiceAccount等等所有部署ingress-controller需要的资源。

2、修改 ClusterRole 资源配置

vim mandatory.yaml
......
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1beta1
#RBAC相关资源从1.17版本开始改用rbac.authorization.k8s.io/v1，rbac.authorization.k8s.io/v1beta1在1.22版本即将弃用
kind: ClusterRole
metadata:
  name: nginx-ingress-clusterrole
  labels:
    app.kubernetes.io/name: ingress-nginx
    app.kubernetes.io/part-of: ingress-nginx
rules:

  - apiGroups:
    - ""
      resources:
      - configmaps
      - endpoints
      - nodes
      - pods
      - secrets
        verbs:
      - list
      - watch
  - apiGroups:
    - ""
      resources:
      - nodes
        verbs:
      - get
  - apiGroups:
    - ""
      resources:
      - services
        verbs:
      - get
      - list
      - watch
  - apiGroups:
    - "extensions"
    - "networking.k8s.io"    # （0.25版本）增加 networking.k8s.io Ingress 资源的 api 
      resources:
      - ingresses
        verbs:
      - get
      - list
      - watch
  - apiGroups:
    - ""
      resources:
      - events
        verbs:
      - create
      - patch
  - apiGroups:
    - "extensions"
    - "networking.k8s.io"   # （0.25版本）增加 networking.k8s.io/v1 Ingress 资源的 api 
      resources:
      - ingresses/status
        verbs:
      - update
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采用方式二：DaemonSet+HostNetwork+nodeSelector

3、指定 nginx-ingress-controller 运行在 node02 节点

kubectl label node node02 ingress=true
kubectl get nodes --show-labels
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4、修改 Deployment 为 DaemonSet ，指定节点运行，并开启 hostNetwork 网络

vim mandatory.yaml
...
apiVersion: apps/v1
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5.修改 kind

 kind: Deployment

kind: DaemonSet
metadata:
  name: nginx-ingress-controller
  namespace: ingress-nginx
  labels:
    app.kubernetes.io/name: ingress-nginx
    app.kubernetes.io/part-of: ingress-nginx
spec:
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6. 删除Replicas

replicas: 1

  selector:
    matchLabels:
      app.kubernetes.io/name: ingress-nginx
      app.kubernetes.io/part-of: ingress-nginx
  template:
    metadata:
      labels:
        app.kubernetes.io/name: ingress-nginx
        app.kubernetes.io/part-of: ingress-nginx
      annotations:
        prometheus.io/port: "10254"
        prometheus.io/scrape: "true"
    spec:
      # 使用主机网络
      hostNetwork: true
      # 选择节点运行
      nodeSelector:
        ingress: "true"
      serviceAccountName: nginx-ingress-serviceaccount
......
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7、在所有 node 节点上传 nginx-ingress-controller 镜像压缩包 ingree.contro.tar.gz 到 /opt/ingress 目录，并解压和加载镜像

cd /opt/ingress
tar zxvf ingree.contro.tar.gz
docker load -i ingree.contro.tar
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8、启动 nginx-ingress-controller

//nginx-ingress-controller 已经运行 node02 节点
kubectl get pod -n ingress-nginx -o wide
NAME                             READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP              NODE     NOMINATED NODE   READINESS GATES
nginx-ingress-controller-99h72   1/1     Running   0          93s   192.168.10.21   node02   <none>           <none>

kubectl get cm,daemonset -n ingress-nginx -o wide
NAME                                        DATA   AGE
configmap/ingress-controller-leader-nginx   0      100s
configmap/nginx-configuration               0      102s
configmap/tcp-services                      0      102s
configmap/udp-services                      0      102s

NAME                       DESIRED   CURRENT   READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   NODE SELECTOR   AGE
nginx-ingress-controller   1         1         1       1            1           ingress=true    16m
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9.到 node02 节点查看

netstat -lntp | grep nginx
tcp        0      0 0.0.0.0:80              0.0.0.0:*               LISTEN      7131/nginx: master  
tcp        0      0 0.0.0.0:8181            0.0.0.0:*               LISTEN      7131/nginx: master  
tcp        0      0 0.0.0.0:443             0.0.0.0:*               LISTEN      7131/nginx: master  
tcp6       0      0 :::10254                :::*                    LISTEN      7098/nginx-ingress- 
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由于配置了 hostnetwork，nginx 已经在 node 主机本地监听 80/443/8181 端口。其中 8181 是 nginx-controller 默认配置的一个 default backend（Ingress 资源没有匹配的 rule 对象时，流量就会被导向这个 default backend）。
这样，只要访问 node 主机有公网 IP，就可以直接映射域名来对外网暴露服务了。如果要 nginx 高可用的话，可以在多个 node
上部署，并在前面再搭建一套 LVS+keepalived 做负载均衡。

10、创建 ingress 规则

创建一个 deploy 和 svc

vim service-nginx.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx-app
spec:
  replicas: 2
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
        - name: nginx
          image: nginx
          imagePullPolicy: IfNotPresent
          ports:

            - containerPort: 80
---

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx-app-svc
spec:
  type: ClusterIP
  ports:

  - protocol: TCP
    port: 80
    targetPort: 80
      selector:
    app: nginx
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创建 ingress

方法一：（extensions/v1beta1 Ingress 在1.22版本即将弃用）

vim ingress-app.yaml
apiVersion: extensions/v1beta1
kind: Ingress
metadata:
  name: nginx-app-ingress
spec:
  rules:

  - host: www.kgc.com
    http:
      paths:
      - path: /
        backend:
          serviceName: nginx-app-svc
          servicePort: 80
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方法二：

vim ingress-app.yaml	  
apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: Ingress
metadata:
  name: nginx-app-ingress
spec:
  rules:

  - host: www.kgc.com
    http:
      paths:
      - path: /
        pathType: Prefix
        backend:
          service:
            name: nginx-app-svc
            port:
              number: 80



kubectl apply -f service-nginx.yaml
kubectl apply -f ingress-app.yaml

kubectl get pods
NAME                         READY   STATUS    RESTARTS   AGE
nginx-app-7bffc778db-sw2hl   1/1     Running   0          42s
nginx-app-7bffc778db-xsd5q   1/1     Running   0          42s

kubectl get ingress
NAME                HOSTS         ADDRESS   PORTS   AGE
nginx-app-ingress   www.kgc.com             80      39s
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11.

vim /etc/hosts
192.168.10.19 master
192.168.10.20 node01
192.168.10.21 node02
192.168.10.21 www.kgc.com


curl www.kgc.com
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12、查看 nginx-ingress-controller

kubectl get pod -n ingress-nginx -o wide
NAME                             READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP              NODE     NOMINATED NODE   READINESS GATES
nginx-ingress-controller-99h72   1/1     Running   0          93s   192.168.10.21   node02   <none>           <none>

kubectl exec -it nginx-ingress-controller-99h72 -n ingress-nginx /bin/bash

 # more /etc/nginx/nginx.conf
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//可以看到从 start server www.kgc.com 到 end server www.kgc.com 之间包含了此域名用于反向代理的配置