在 K8s 上使用单个 LoadBalancer 公开多个 TCP/UDP 服务

Posted 2023-02-15

【中文标题】在 K8s 上使用单个 LoadBalancer 公开多个 TCP/UDP 服务

【英文标题】：Exposing multiple TCP/UDP services using a single LoadBalancer on K8s

【发布时间】：2020-08-09 07:43:14

【问题描述】：

试图弄清楚如何在 Kubernetes 上使用单个 LoadBalancer 公开多个 TCP/UDP 服务。假设服务是 ftpsrv1.com 和 ftpsrv2.com，每个服务都在端口 21 上提供服务。

以下是我能想到的选项及其局限性：

每个 svc 一个 LB：太贵了。 Nodeport : 想要使用 30000-32767 范围之外的端口。 K8s Ingress：目前不支持 TCP 或 UDP 服务。 使用 nginx Ingress 控制器：再次will be one on one mapping： 找到this custom implementation：但是好像没更新，上次更新差不多一年前了。

任何意见将不胜感激。

【参考方案1】：

关于“Nodeport：想要使用 30000-32767 范围之外的端口。”

您可以通过服务的 yaml 文件中的“nodePort”设置为每个服务实现手动选择服务的端口，或者设置下面指示的标志，以便为所有服务实现自动分配您的自定义端口范围。

来自文档： “如果将 type 字段设置为 NodePort，Kubernetes 控制平面会从 --service-node-port-range 标志指定的范围内分配一个端口（默认值：30000-32767）。” services

【参考方案2】：

实际上是possible 使用 NGINX Ingress 来实现。

Ingress 不支持 TCP 或 UDP 服务。出于这个原因，这个 Ingress 控制器使用标志 --tcp-services-configmap 和 --udp-services-configmap 来指向一个现有的配置映射，其中键是要使用的外部端口，值指示使用以下格式公开的服务：<namespace/service name>:<service port>:[PROXY]:[PROXY]。

This guide 描述了如何使用 minikube 实现它，但在本地 kubernetes 上执行此操作是不同的，需要更多步骤。

缺乏描述如何在非 minikube 系统上完成的文档，这就是我决定在这里完成所有步骤的原因。本指南假设您有一个未安装 NGINX Ingress 的新集群。

我正在使用 GKE 集群，所有命令都在我的 Linux 工作站上运行。它也可以在裸机 K8S 集群上完成。

创建示例应用程序和服务

在这里，我们将创建一个应用程序，它是稍后使用我们的入口公开它的服务。

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: redis-deployment
  namespace: default
  labels:
    app: redis
spec:
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      app: redis
  template:
    metadata:
      labels:
        app: redis
    spec:
      containers:
      - image: redis
        imagePullPolicy: Always
        name: redis
        ports:
        - containerPort: 6379
          protocol: TCP
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: redis-service
  namespace: default
spec:
  selector:
    app: redis
  type: ClusterIP
  ports:
    - name: tcp-port
      port: 6379
      targetPort: 6379
      protocol: TCP
---      
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: redis-service2
  namespace: default
spec:
  selector:
    app: redis
  type: ClusterIP
  ports:
    - name: tcp-port
      port: 6380
      targetPort: 6379
      protocol: TCP      

请注意，我们正在为同一个应用程序创建 2 个不同的服务。这只是作为概念证明。我不想在后面展示许多端口可以仅使用一个 Ingress 进行映射。

使用 Helm 安装 NGINX Ingress：

安装 helm 3：

$ curl https://raw.githubusercontent.com/helm/helm/master/scripts/get-helm-3 | bash

添加 NGINX Ingress 仓库：

$ helm repo add ingress-nginx https://kubernetes.github.io/ingress-nginx

在 kube-system 命名空间上安装 NGINX Ingress：

$ helm install -n kube-system ingress-nginx ingress-nginx/ingress-nginx

准备我们的新 NGINX 入口控制器部署

我们必须在 spec.template.spec.containers.args 下添加以下几行：

        - --tcp-services-configmap=$(POD_NAMESPACE)/tcp-services
        - --udp-services-configmap=$(POD_NAMESPACE)/udp-services

所以我们必须使用以下命令进行编辑：

$ kubectl edit deployments -n kube-system ingress-nginx-controller

让它看起来像这样：

...
    spec:
      containers:
      - args:
        - /nginx-ingress-controller
        - --publish-service=kube-system/ingress-nginx-controller
        - --election-id=ingress-controller-leader
        - --ingress-class=nginx
        - --configmap=kube-system/ingress-nginx-controller
        - --tcp-services-configmap=$(POD_NAMESPACE)/tcp-services
        - --udp-services-configmap=$(POD_NAMESPACE)/udp-services
        - --validating-webhook=:8443
        - --validating-webhook-certificate=/usr/local/certificates/cert
        - --validating-webhook-key=/usr/local/certificates/key
...

创建 tcp/udp 服务配置映射

apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
  name: tcp-services
  namespace: kube-system

apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
  name: udp-services
  namespace: kube-system

由于这些 configmap 是集中式的，并且可能包含配置，因此最好只修补它们，而不是每次添加服务时完全覆盖它们：

$ kubectl patch configmap tcp-services -n kube-system --patch '"data":"6379":"default/redis-service:6379"'

$ kubectl patch configmap tcp-services -n kube-system --patch '"data":"6380":"default/redis-service2:6380"'

地点：

6379 : 你的服务应该从 minikube 虚拟机外部监听的端口 default : 安装服务的命名空间 redis-service : 服务名称

我们可以使用以下命令验证我们的资源是否已修补：

$ kubectl get configmap tcp-services -n kube-system -o yaml

apiVersion: v1
data:
  "6379": default/redis-service:6379
  "6380": default/redis-service2:6380
kind: ConfigMap
metadata:
  annotations:
    kubectl.kubernetes.io/last-applied-configuration: |
      "apiVersion":"v1","kind":"ConfigMap","metadata":"annotations":,"name":"tcp-services","namespace":"kube-system"
  creationTimestamp: "2020-04-27T14:40:41Z"
  name: tcp-services
  namespace: kube-system
  resourceVersion: "7437"
  selfLink: /api/v1/namespaces/kube-system/configmaps/tcp-services
  uid: 11b01605-8895-11ea-b40b-42010a9a0050

您需要验证的唯一值是data 属性下的值如下所示：

  "6379": default/redis-service:6379
  "6380": default/redis-service2:6380

向 NGINX 入口控制器部署添加端口

我们需要修补我们的 nginx 入口控制器，以便它侦听端口 6379/6380 并将流量路由到您的服务。

spec:
  template:
    spec:
      containers:
      - name: controller
        ports:
         - containerPort: 6379
           hostPort: 6379
         - containerPort: 6380
           hostPort: 6380 

创建一个名为nginx-ingress-controller-patch.yaml 的文件并粘贴上面的内容。

接下来使用以下命令应用更改：

$ kubectl patch deployment ingress-nginx-controller -n kube-system --patch "$(cat nginx-ingress-controller-patch.yaml)"

向 NGINX 入口控制器服务添加端口

与为 minikube 提供的解决方案不同，我们必须修补 NGINX 入口控制器服务，因为它负责暴露这些端口。

spec:
  ports:
  - nodePort: 31100
    port: 6379
    name: redis
  - nodePort: 31101
    port: 6380
    name: redis2

创建一个名为nginx-ingress-svc-controller-patch.yaml 的文件并粘贴上面的内容。

接下来使用以下命令应用更改：

$ kubectl patch service ingress-nginx-controller -n kube-system --patch "$(cat nginx-ingress-svc-controller-patch.yaml)"

查看我们的服务

$ kubectl get service -n kube-system ingress-nginx-controller
NAME                       TYPE           CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP    PORT(S)                                                    AGE
ingress-nginx-controller   LoadBalancer   10.15.251.203   34.89.108.48   6379:31100/TCP,6380:31101/TCP,80:30752/TCP,443:30268/TCP   38m

请注意，我们的ingress-nginx-controller 正在侦听端口 6379/6380。

测试您是否可以通过以下命令使用 telnet 访问您的服务：

$ telnet 34.89.108.48 6379

您应该会看到以下输出：

Trying 34.89.108.48...
Connected to 34.89.108.48.
Escape character is '^]'.

要退出 telnet，请同时输入 Ctrl 和 ]。然后输入quit 并回车。

我们也可以测试6380端口：

$ telnet 34.89.108.48 6380
Trying 34.89.108.48...
Connected to 34.89.108.48.
Escape character is '^]'.

如果您无法连接，请查看上述步骤。

相关文章

Routing traffic multiple services on ports 80 and 443 in minikube with the Kubernetes Ingress resource Use port forwarding to access applications in a cluster

【讨论】：

感谢您的出色回答。这是迄今为止我能找到的最详细的一个。还有一点我不明白。当您说“由于这些配置映射是集中的并且可能包含配置”时，您的确切意思是什么？当我不得不猜测时，我会说这是对更高级场景（在生产环境中）的提示，但在您的示例中没有任何作用，对吗？我想排除任何导致我的设置失败的失败源。

感谢您的反馈。此评论强调，修补 configmap 以代替编辑或应用已编辑的 yaml 更为实用。

好的，我想我明白了，谢谢。与此同时，我能够让我的 TCP 入口控制器补丁工作，但 UDP 还不能工作。当我想允许 UDP 流量时，如何更改 ingress-nginx-controller 服务补丁？我只是尝试应用以下补丁：spec: ports: - nodePort: 31101 port: 3478 name: turn-server protocol: UDP 但最终出现以下错误消息：“[...]无法使用混合协议创建外部负载均衡器”

第二个补丁出现复制粘贴错误，文件名应该是nginx-ingress-svc-controller-patch.yaml

非常感谢！！我不能给你足够的分数。

【参考方案3】：

@mWatney 的回答很棒。但是，它不适用于 UDP，因为您无法使用带有混合协议和 ingress-nginx 的负载均衡器。

要解决这个问题，您实际上需要添加一个专门用于 UDP 服务的新负载平衡器，以及另一个入口控制器部署。

在遵循所有@mWatney 的步骤后，这对我有用（虽然我没有使用 kube-system 命名空间，只是坚持使用 ingress-nginx）：

应用此部署

    apiVersion: apps/v1
    kind: Deployment
    metadata:
      labels:
        helm.sh/chart: ingress-nginx-3.10.1
        app.kubernetes.io/name: ingress-nginx
        app.kubernetes.io/instance: ingress-nginx
        app.kubernetes.io/version: 0.41.2
        app.kubernetes.io/managed-by: Helm
        app.kubernetes.io/component: controller
      name: ingress-nginx-udp-controller
      namespace: ingress-nginx
    spec:
      selector:
        matchLabels:
          app.kubernetes.io/name: ingress-nginx
          app.kubernetes.io/instance: ingress-nginx
          app.kubernetes.io/component: udp-controller
      revisionHistoryLimit: 10
      minReadySeconds: 0
      template:
        metadata:
          labels:
            app.kubernetes.io/name: ingress-nginx
            app.kubernetes.io/instance: ingress-nginx
            app.kubernetes.io/component: udp-controller
        spec:
          dnsPolicy: ClusterFirst
          containers:
            - name: udp-controller
              image: k8s.gcr.io/ingress-nginx/controller:v0.41.2@sha256:1f4f402b9c14f3ae92b11ada1dfe9893a88f0faeb0b2f4b903e2c67a0c3bf0de
              imagePullPolicy: IfNotPresent
              lifecycle:
                preStop:
                  exec:
                    command:
                      - /wait-shutdown
              args:
                - /nginx-ingress-controller
                - --publish-service=$(POD_NAMESPACE)/ingress-nginx-udp-controller
                - --election-id=ingress-controller-leader
                - --ingress-class=nginx
                - --configmap=$(POD_NAMESPACE)/ingress-nginx-controller
                - --udp-services-configmap=$(POD_NAMESPACE)/udp-services
                - --validating-webhook=:8443
                - --validating-webhook-certificate=/usr/local/certificates/cert
                - --validating-webhook-key=/usr/local/certificates/key
              securityContext:
                capabilities:
                  drop:
                    - ALL
                  add:
                    - NET_BIND_SERVICE
                runAsUser: 101
                allowPrivilegeEscalation: true
              env:
                - name: POD_NAME
                  valueFrom:
                    fieldRef:
                      fieldPath: metadata.name
                - name: POD_NAMESPACE
                  valueFrom:
                    fieldRef:
                      fieldPath: metadata.namespace
                - name: LD_PRELOAD
                  value: /usr/local/lib/libmimalloc.so
              livenessProbe:
                httpGet:
                  path: /healthz
                  port: 10254
                  scheme: HTTP
                initialDelaySeconds: 10
                periodSeconds: 10
                timeoutSeconds: 1
                successThreshold: 1
                failureThreshold: 5
              readinessProbe:
                httpGet:
                  path: /healthz
                  port: 10254
                  scheme: HTTP
                initialDelaySeconds: 10
                periodSeconds: 10
                timeoutSeconds: 1
                successThreshold: 1
                failureThreshold: 3
              volumeMounts:
                - name: webhook-cert
                  mountPath: /usr/local/certificates/
                  readOnly: true
              resources:
                requests:
                  cpu: 100m
                  memory: 90Mi
          nodeSelector:
            kubernetes.io/os: linux
          serviceAccountName: ingress-nginx
          terminationGracePeriodSeconds: 300
          volumes:
            - name: webhook-cert
              secret:
                secretName: ingress-nginx-admission
 

应用此服务

    apiVersion: v1
    kind: Service
    metadata:
      labels:
        helm.sh/chart: ingress-nginx-3.10.1
        app.kubernetes.io/name: ingress-nginx
        app.kubernetes.io/instance: ingress-nginx
        app.kubernetes.io/version: 0.41.2
        app.kubernetes.io/managed-by: Helm
        app.kubernetes.io/component: udp-controller
      name: ingress-nginx-udp-controller
      namespace: ingress-nginx
    spec:
      type: LoadBalancer
      externalTrafficPolicy: Local
      ports:
        - name: udp
          port: 5004
          protocol: UDP
          targetPort: 5004
      selector:
        app.kubernetes.io/name: ingress-nginx
        app.kubernetes.io/instance: ingress-nginx
        app.kubernetes.io/component: udp-controller

跑步应该会给你类似的东西 kubectl get services -n ingress-nginx

NAME                                 TYPE           CLUSTER-IP       EXTERNAL-IP   PORT(S)                      AGE
ingress-nginx-controller             LoadBalancer   10.103.60.70     localhost     80:30885/TCP,443:30370/TCP   13m
ingress-nginx-controller-admission   ClusterIP      10.111.245.103           443/TCP                      14d
ingress-nginx-udp-controller         LoadBalancer   10.111.249.180   localhost     5004:30565/UDP               9m48s

要测试它是否正常工作，您可以使用 netcat 访问您的 udp 服务器，例如 nc -u -v localhost 5004

【参考方案4】：

Mark Watney 接受的答案效果很好。但是无需手动编辑和修补配置，Helm 可以为您完成。

为 ingress-nginx 下载默认的values.yaml 文件。 改变

tcp: 
#  8080: "default/example-tcp-svc:9000"

到

tcp:
  6379: default/redis-service:6379
  6380: default/redis-service:6380

以下命令将安装或更新（如果已安装）您的 nginx 控制器，创建所需的配置映射并更新配置字段：

helm upgrade --install -n kube-system ingress-nginx ingress-nginx/ingress-nginx --values values.yaml --wait