Kubernetes Ingress: HTTP 7层路由机制

Ingress

Ingress是Kubernetes的用于管理外部访问的一个工具，允许定义路由规则，将外部流量引导到集群内的服务，并支持TLS、虚拟主机和负载均衡等功能。

Ingress 是什么？

Ingress提供从集群外部到集群内服务的 HTTP 和 HTTPS 路由。

下面是 Ingress 的一个简单示例，将所有流量都发送到同一个Service：

工作原理

ingress-contronler通过与k8s的api进行交互，动态的去感知k8s集群中ingress服务规则的变化，然后读取它，并按照定义的ingress规则，转发到k8s集群中对应的service。

这个ingress规则写明了哪个域名对应k8s集群中的哪个service，然后再根据ingress-controller中的nginx配置模板，生成一段对应的nginx配置。

然后把该配置动态的写到ingress-controller的pod里，该ingress-controller的pod里面运行着一个nginx服务，控制器会把生成的nginx配置写入到nginx的配置文件中，然后reload一下，使其配置生效。以此来达到域名分配置及动态更新的效果。

使用Ingress的好处：

1. 端口管理。减少不必要端口暴露，便于管理。

   所有的请求，通过Ingress对应的IP:PORT进入，过滤/转发/负载均衡到相应的service/pod。

2. NodePort会在每个node上暴露对应的port，不便管理。

环境准备

你必须安装 Ingress 控制器 才能使用 Ingress。

你需要先安装 Ingress 控制器，例如 ingress-nginx。 你可以从许多 Ingress 控制器 中进行选择。

安装ingress 控制器

本例使用谷歌提供的 nginx-ingress-controller 镜像创建 ingress-controller，并以 Pod + Service 方式运行，其中 Service 使用 nodePort 方式将80，443端口映射至物理机上。

部署过程中使用到的文档参考：https://github.com/kubernetes/ingress-nginx/blob/master/docs/deploy/index.md#bare-metal

1. 下载各所需的yaml文件

   curl https://raw.githubusercontent.com/kubernetes/ingress-nginx/controller-v0.41.2/deploy/static/provider/cloud/deploy.yaml >deploy.yaml
   

2. 启动上述yaml文件

   kubectl create -f deploy.yaml
   

上述yaml文件中可以不用修改，直接运行。

注意：国内下载：需要将 k8s.gcr.io/ingress-nginx/controller:v0.41.2 替换成 kubebiz/ingress-nginx:controller-v0.41.2
也可到这里下载：https://www.kubebiz.com/orchome/ingress-nginx （镜像已替换为国内的）

Ingress

Ingress由两部分组成：Ingress Controller 和 Ingress 服务。

核心逻辑：Ingress Contronler 通过与 Kubernetes API 交互，动态的去感知集群中 Ingress 规则变化，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，再写到 Nginx-ingress-control的 Pod 里，这个 Ingress Contronler 的pod里面运行着一个nginx服务，控制器会把生成的nginx配置写入/etc/nginx.conf文件中，然后 reload 一下 使用配置生效。以此来达到域名分配置及动态更新。

• 对 https://mywebsite.com/api的访问将被路由到后端名为"api"的 Service。
• 对https://mywebsite.com/web的访问将被路由到后端名为"web"的 Service。
• 对https:/mywebsite.com/doc的访问将被路由到后端名为"doc"的 Service。

下面通过一个例子分三步说明Ingress Controller和Ingress 策略和客户端如何访问 Ingress 提供的服务。

ingress规则编写

下面是一个简单的例子：

apiVersion: extensions/v1beta1
kind: Ingress
metadata:
  name: test-ingress
  annotations:
    ingress.kubernetes.io/ssl-redirect: "false"  ##关闭强制使用HTTPS的设置
spec:
  rules:
  ## 根据URL路径实现转发，域名为 *
  - https:
      paths:
      - path: /demo
        backend:
          serviceName: mydemo
          servicePort: 8080
      - path: /test
        backend:
          serviceName: mytest
          servicePort: 8080

根据域名实现转发：

$ cat mytest.yaml      
apiVersion: extensions/v1beta1
kind: Ingress
metadata:
  name: pand-ingress
  annotations:
    ingress.kubernetes.io/ssl-redirect: "false"
spec:
  rules:
  ## 根据域名实现转发
  - host: www.mywebsite1.com
    https:
      paths:
      - backend:
          serviceName: mydemo
          servicePort: 8080
  - host: www.mywebsite2.com
    https:
      paths:
      - backend:
          serviceName: mytest
          servicePort: 8080

创建上述ingress，在客户端配置好域名解析，实现访问。

也可以通过curl指定解析访问：

curl --resolve www.mywebsite1.com:80:172.10.18.3 www.mywebsite1.com/mydemo

总结

优点：Ingress支持L7负载均衡；Ingress基于Pod部署，并将Pod网络设置成external network；Ingress controller支持Nginx、Haproxy，能够满足企业内部使用。

缺点：因为pod是临时的，由于Ingress Controller也是基于Pod部署，这样Ingress对外的IP会发生变化。在企业内部都会在防火墙上给Service的访问IP设定规则，而IP变动对这一机制是致命的，因为企业不可能经常手动修改防火墙规则。

更多详情，请参考官方：https://kubernetes.io/zh/docs/concepts/services-networking/ingress/