关于 Kubernetes中Service使用ingress-nginx-controller实现Ingress负载均衡器的一个Demo

Posted 2022-01-15 山河已无恙

写在前面

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• 学习K8s中Service遇到，单独整理分享给小伙伴
• 博文内容涉及：
• ingress-nginx-controller的创建
• 基于ingress-nginx-controller的Ingress的创建
• 基于Ingress的服务发布，SVC负载
• 时间关系，关于Ingresshttp路由负载本文没有涉及
• 部分地方使用ansible，不影响阅读

当你觉活着没啥感受时,会陷入无尽虚无，越来越不像一人，存在的意义只能从某些快感中汲取，活着像海中的小舟一样,无所畏惧，亦畏惧所有。成长至此，大都是别人功劳，所以任有部分人性未曾泯灭，与其说努力，不如讲只求心安；希望每个小伙伴都不要像我一样，每天起床的第一句话，告诉自己，沉沦的小酒馆已经打烊了啦！要好好爱护自己的身体 —山河已无恙

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ingress

Service的表现形式为IP:Port,即工作在TCP/IP层。 对于基于HTTP的服务来说,不同的URL地址经常对应到不同的后端服务或者虚拟服务器(Virtual Host)这些应用层的转发机制仅通过Kubernetes的Service机制是无法实现的。

从Kubernetes 1.1版本开始新增Ingress资源对象,用于将不同URL的访问请求转发到后端不同的Service,以实现HTTP层的业务路由机制。但是并不是说只能做7层路由，四层负载也可以

Kubernetes使用了一个Ingress策略定义和一个具体的Ingress Controller,两者结合并实现了一个完整的Ingress负载均衡器。

使用Ingress进行负载分发时是不是和kube-proxy没啥关系，直接分发到pod上了，使用Load Balancer和nodeport才会使用kube-proxy ?

使用Ingress进行负载分发时, Ingress Controller基于Ingress规则将客户端请求直接转发到Service对应的后端Endpoint (Pod)上,这样会跳过kube-proxy的转发功能, kube-proxy不再起作用。如果IngressController提供的是对外服务,则实际上实现的是边缘路由器的功能。

控制器通过svc获取endpoints并获取对应的pod信息，然后通过nginx内部的lua代码进行处理

官网中的一些描述

Ingress
Ingress 是对集群中服务的外部访问进行管理的 API 对象，典型的访问方式是 HTTP。
Ingress 可以提供负载均衡、SSL 终结和基于名称的虚拟托管。
Ingress 公开了从集群外部到集群内服务的 HTTP 和 HTTPS 路由。 流量路由由 Ingress 资源上定义的规则控制。
个人理解，就是实现了一个Ngixn功能，可以更具路由规则分配流量等
命名空间里配置ingress规则，嵌入到控制器nginx-反向代理的方式(ingress-nginx-controller)
可以将 Ingress 配置为服务提供外部可访问的 URL、负载均衡流量、终止 SSL/TLS，以及提供基于名称的虚拟主机等能力。 Ingress 控制器 通常负责通过负载均衡器来实现 Ingress，尽管它也可以配置边缘路由器或其他前端来帮助处理流量。
Ingress 不会公开任意端口或协议。 将 HTTP 和 HTTPS 以外的服务公开到 Internet 时，通常使用 Service.Type=NodePort 或 Service.Type=LoadBalancer 类型的服务

为使用Ingress，需要创建Ingress Controller（带一个默认backend服务）和Ingress策略设置来共同完成。

在定义Ingress策略之前,需要先部署Ingress Controller,以实现为所有后端Service都提供一个统一的入口。Ingress Controller需要实现基于不同HTTP URL向后转发的负载分发规则,并可以灵活设置7层负载分发策略。

如果公有云服务商能够提供该类型的HTTP路由LoadBalancer,则也可设置其为Ingress Controller。在Kubernetes中, Ingress Controller将以Pod的形式运行,监控APIServer的/ingress接口后端的backend services,如果Service发生变化,则Ingress Controller应自动更新其转发规则。

下面的例子使用Nginx来实现一个Ingress Controller,正常情况下ingress-nginx-controller 会作为一个deamonSet,即位于没一个Node上。这里我们为了方便，只是在一个node上配置，同时写如NDS映射

ingress-nginx-controller 部署

需要的镜像,相关的资源文件，小伙伴可以在k8s官网获取

┌──[[e-mail]]-[~/ansible/k8s-svc-create]
└─$grep image nginx-controller.yaml
          image: docker.io/liangjw/ingress-nginx-controller:v1.0.1
          imagePullPolicy: IfNotPresent
          image: docker.io/liangjw/kube-webhook-certgen:v1.1.1
          imagePullPolicy: IfNotPresent
          image: docker.io/liangjw/kube-webhook-certgen:v1.1.1
          imagePullPolicy: IfNotPresent
┌──[[e-mail]]-[~/ansible/k8s-svc-create]
└─$

准备工作，镜像上传，导入

┌──[[e-mail]]-[~/ansible]
└─$ansible node -m copy -a "dest=/root/ src=./../ingress-nginx-controller-img.tar"
192.168.26.82 | CHANGED => 
    "ansible_facts": 
        "discovered_interpreter_python": "/usr/bin/python"
    ,
    "changed": true,
    "checksum": "a3c2f87fd640c0bfecebeab24369c7ca8d6f0fa0",
    "dest": "/root/ingress-nginx-controller-img.tar",
    "gid": 0,
    "group": "root",
    "md5sum": "d5bf7924cb3c61104f7a07189a2e6ebd",
    "mode": "0644",
    "owner": "root",
    "size": 334879744,
    "src": "/root/.ansible/tmp/ansible-tmp-1640207772.53-9140-99388332454846/source",
    "state": "file",
    "uid": 0

192.168.26.83 | CHANGED => 
    "ansible_facts": 
        "discovered_interpreter_python": "/usr/bin/python"
    ,
    "changed": true,
    "checksum": "a3c2f87fd640c0bfecebeab24369c7ca8d6f0fa0",
    "dest": "/root/ingress-nginx-controller-img.tar",
    "gid": 0,
    "group": "root",
    "md5sum": "d5bf7924cb3c61104f7a07189a2e6ebd",
    "mode": "0644",
    "owner": "root",
    "size": 334879744,
    "src": "/root/.ansible/tmp/ansible-tmp-1640207772.55-9142-78097462005167/source",
    "state": "file",
    "uid": 0

┌──[[e-mail]]-[~/ansible]
└─$ansible node -m shell -a "docker  load -i /root/ingress-nginx-controller-img.tar"

创建ingress控制器ingress-nginx-controller

┌──[[e-mail]]-[~/ansible/k8s-svc-create]
└─$kubectl  apply  -f nginx-controller.yaml
┌──[[e-mail]]-[~/ansible/k8s-svc-create]
└─$kubectl  get pods -n ingress-nginx  -o wide
NAME                                        READY   STATUS      RESTARTS   AGE   IP               NODE                         NOMINATED NODE   READINESS GATES
ingress-nginx-admission-create--1-hvvxd     0/1     Completed   0          89s   10.244.171.171   vms82.liruilongs.github.io   <none>           <none>
ingress-nginx-admission-patch--1-g4ffs      0/1     Completed   0          89s   10.244.70.7      vms83.liruilongs.github.io   <none>           <none>
ingress-nginx-controller-744d4fc6b7-7fcfj   1/1     Running     0          90s   192.168.26.83    vms83.liruilongs.github.io   <none>           <none>
┌──[[e-mail]]-[~/ansible/k8s-svc-create]
└─$

我们这里只是在192.168.26.83上创建了一个ingress控制器pod,生产环境一般需要每个节点上存在一个，即通过deamonset的方式
DNS解析的地址为控制器的地址,这里控制器使用的是docker内部网络的方式，即直接把端口映射宿主机了

┌──[[e-mail]]-[~/ansible/k8s-svc-create]
└─$grep -i hostN nginx-controller.yaml
      hostNetwork: true

因为pod是在192.168.26.83节点，所以我们需要 配置DNS 创建域名到服务的映射

┌──[[e-mail]]-[~/ansible]
└─$ansible 192.168.26.83 -m shell -a "echo -e '192.168.26.83 liruilongs.nginx1\\n192.168.26.83 liruilongs.nginx2\\n192.168.26.83 liruilongs.nginx3' >> /etc/hosts"
192.168.26.83 | CHANGED | rc=0 >>

┌──[[e-mail]]-[~/ansible]
└─$ansible 192.168.26.83 -m shell -a "cat /etc/hosts"
192.168.26.83 | CHANGED | rc=0 >>
127.0.0.1   localhost localhost.localdomain localhost4 localhost4.localdomain4
::1         localhost localhost.localdomain localhost6 localhost6.localdomain6
192.168.26.81 vms81.liruilongs.github.io vms81
192.168.26.82 vms82.liruilongs.github.io vms82
192.168.26.83 vms83.liruilongs.github.io vms83
192.168.26.83 liruilongs.nginx1
192.168.26.83 liruilongs.nginx2
192.168.26.83 liruilongs.nginx3
┌──[[e-mail]]-[~/ansible]
└─$

服务模拟,创建三个pod做为SVC提供能力

┌──[[e-mail]]-[~/ansible/k8s-svc-create]
└─$cat pod.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  creationTimestamp: null
  labels:
    run: pod-svc
  name: pod-svc
spec:
  containers:
  - image: nginx
    imagePullPolicy: IfNotPresent
    name: pod-svc
    resources: 
  dnsPolicy: ClusterFirst
  restartPolicy: Always
status: 

┌──[[e-mail]]-[~/ansible/k8s-svc-create]
└─$kubectl  apply -f pod.yaml
pod/pod-svc created
┌──[[e-mail]]-[~/ansible/k8s-svc-create]
└─$sed 's/pod-svc/pod-svc-1/'  pod.yaml > pod-1.yaml
┌──[[e-mail]]-[~/ansible/k8s-svc-create]
└─$sed 's/pod-svc/pod-svc-2/'  pod.yaml > pod-2.yaml
┌──[[e-mail]]-[~/ansible/k8s-svc-create]
└─$kubectl  apply  -f pod-1.yaml
pod/pod-svc-1 created
┌──[[e-mail]]-[~/ansible/k8s-svc-create]
└─$kubectl  apply  -f pod-2.yaml
pod/pod-svc-2 created
┌──[[e-mail]]-[~/ansible/k8s-svc-create]
└─$kubectl  get pods -o wide
NAME        READY   STATUS    RESTARTS   AGE     IP               NODE                         NOMINATED NODE   READINESS GATES
pod-svc     1/1     Running   0          2m42s   10.244.171.174   vms82.liruilongs.github.io   <none>           <none>
pod-svc-1   1/1     Running   0          80s     10.244.171.175   vms82.liruilongs.github.io   <none>           <none>
pod-svc-2   1/1     Running   0          70s     10.244.171.176   vms82.liruilongs.github.io   <none>           <none>
┌──[[e-mail]]-[~/ansible/k8s-svc-create]
└─$

修改Nginx的主页，区分访问的pod，根据pod创建三个服务SVC

┌──[[e-mail]]-[~/ansible/k8s-svc-create]
└─$kubectl  get pods  --show-labels
NAME        READY   STATUS    RESTARTS   AGE    LABELS
pod-svc     1/1     Running   0          3m7s   run=pod-svc
pod-svc-1   1/1     Running   0          105s   run=pod-svc-1
pod-svc-2   1/1     Running   0          95s    run=pod-svc-2

这个创建SVC通过 selector的方式

┌──[[e-mail]]-[~/ansible/k8s-svc-create]
└─$serve=pod-svc
┌──[[e-mail]]-[~/ansible/k8s-svc-create]
└─$kubectl exec  -it $serve -- sh -c "echo $serve > /usr/share/nginx/html/index.html"
┌──[[e-mail]]-[~/ansible/k8s-svc-create]
└─$kubectl expose  --name=$serve-svc  pod $serve --port=80
service/pod-svc-svc exposed

┌──[[e-mail]]-[~/ansible/k8s-svc-create]
└─$serve=pod-svc-1
┌──[[e-mail]]-[~/ansible/k8s-svc-create]
└─$kubectl exec  -it $serve -- sh -c "echo $serve > /usr/share/nginx/html/index.html"
┌──[[e-mail]]-[~/ansible/k8s-svc-create]
└─$kubectl expose  --name=$serve-svc  pod $serve --port=80
service/pod-svc-1-svc exposed

┌──[[e-mail]]-[~/ansible/k8s-svc-create]
└─$serve=pod-svc-2
┌──[[e-mail]]-[~/ansible/k8s-svc-create]
└─$kubectl exec  -it $serve -- sh -c "echo $serve > /usr/share/nginx/html/index.html"
┌──[[e-mail]]-[~/ansible/k8s-svc-create]
└─$kubectl expose  --name=$serve-svc  pod $serve --port=80
service/pod-svc-2-svc exposed

创建了三个SVC做负载模拟

┌──[[e-mail]]-[~/ansible/k8s-svc-create]
└─$kubectl  get svc -o wide
NAME            TYPE        CLUSTER-IP     EXTERNAL-IP   PORT(S)   AGE    SELECTOR
pod-svc-1-svc   ClusterIP   10.99.80.121   <none>        80/TCP    94s    run=pod-svc-1
pod-svc-2-svc   ClusterIP   10.110.40.30   <none>        80/TCP    107s   run=pod-svc-2
pod-svc-svc     ClusterIP   10.96.152.5    <none>        80/TCP    85s    run=pod-svc
┌──[[e-mail]]-[~/ansible/k8s-svc-create]
└─$

┌──[[e-mail]]-[~/ansible/k8s-svc-create]
└─$kubectl  get ing
No resources found in liruilong-svc-create namespace.
┌──[[e-mail]]-[~/ansible/k8s-svc-create]
└─$vim ingress.yaml

创建 Ingress，当然这里只是简单测试，可以更具具体业务情况配置复杂的路由策略
ingress.yaml，访问"/"的时候，会调度到三个SVC里，这里需要注意的是和kube-proxy没啥关系，Ngixn控制器内部的负载

apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: Ingress
metadata:
  name: my-ingress
  annotations:
    kubernetes.io/ingress.class: "nginx" #必须要加
spec:
  rules:
  - host: liruilongs.nginx1
    http:
      paths:
      - path: /
        pathType: Prefix
        backend:
          service:
            name: pod-svc-svc
            port:
              number: 80
  - host: liruilongs.nginx2
    http:
      paths:
      - path: /
        pathType: Prefix
        backend:
          service:
            name: pod-svc-1-svc
            port:
              number: 80
  - host: liruilongs.nginx3
    http:
      paths:
      - path: /
        pathType: Prefix
        backend:
          service:
            name: pod-svc-2-svc
            port:
              number: 80

创建查看Ingress。hsots中会列出所以的负载域名

┌──[[e-mail]]-[~/ansible/k8s-svc-create]
└─$kubectl  apply  -f ingress.yaml
ingress.networking.k8s.io/my-ingress created
┌──[[e-mail]]-[~/ansible/k8s-svc-create]
└─$kubectl  get ing
NAME         CLASS    HOSTS                                                   ADDRESS   PORTS   AGE
my-ingress   <none>   liruilongs.nginx1,liruilongs.nginx2,liruilongs.nginx3             80      17s

负载测试

┌──[[e-mail]]-[~/ansible]
└─$ansible 192.168.26.83 -m shell -a "curl liruilongs.nginx1"
192.168.26.83 | CHANGED | rc=0 >>
pod-svc  
┌──[[e-mail]]-[~/ansible]
└─$ansible 192.168.26.83 -m shell -a "curl liruilongs.nginx2"
192.168.26.83 | CHANGED | rc=0 >>
pod-svc-1  

这只是一个Ingress做SVC负载的一个Demo，时间关系，关于使用Ingree 做HTTP路由负载的Demo之后有时间和小伙伴分享,唉，心情不好,感觉浪费了好多时间，又啥也没学到