【kubernetes】关于k8s集群中的ingress规则案例

目录

一、k8s 对外服务之 ingress

1.1什么是ingress

1.2外部的应用能够访问集群内的服务有哪些方案？

1.3ingress 组成

1.4ingress-nginx 工作原理

1.5ingress 暴露服务的方式

二、实操ingress暴露服务

前期.部署 nginx-ingress-controller

2.1基于host网络模式实现实现ingress暴露服务

2.2基于nodeport的service类型实现ingress暴露服务

三、常用的ingress配置

3.1通过ingress实现不同域名绑定不同的service

3.2通过ingress实现不同url路径绑定service

3.3通过ingress实现https访问

3.4通过ingress实现访问控制

3.5通过ingress实现rewrite重写

第一种：实现全域名重写

 第二种：仅重写域名实现url路径保留

 3.6通过ingress实现金丝雀发布

 四、总结

4.1k8s集群外部的客户端访问k8s集群内部的方案？

4.2ingress的组成

4.3ingress的使用

4.4创建ingress资源 

4.5ingress资源配置 

 4.6基于不同域名或者不同url路径做转发

4.7基于https代理转发 

4.8基于basic-auth实现访问认证

4.9基于rewrite实现重写访问路径 

4.10金丝雀发布

---

一、k8s 对外服务之 ingress

1.1什么是ingress

service的作用体现在两个方面，①对集群内部，它不断跟踪pod的变化，更新endpoint中对应pod的对象，提供了ip不断变化的pod的服务发现机制；②对集群外部，他类似负载均衡器，可以在集群内外部对pod进行访问。

ingress的作用就是可以通过不同的域名或url路径与指定的service进行绑定，实现k8s集群外部访问内部pod。可同时将多个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。

1.2外部的应用能够访问集群内的服务有哪些方案？

在kubernetes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见的。为了使外部的应用能够访问集群内的服务，kubernetes目前提供了以下几种方案：

●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。
缺点：测试环境使用还行，当有几十上百的服务在集群中运行时，nodeport的端口管理就是个灾难。因为每个端口只能是一种服务，默认端口范围只能是 30000-32767。

●loadbalancer：通过设置loadbalancer映射到云服务商提供的loadbalancer地址。这种用法仅用于在公有云服务提供商的云平台上设置 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。而且底层还是nodeport
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。

●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，将会被路由到service的endpoint上。 

缺点：externalip的数量有限，而且管理非常复杂

apiversion: v1
kind: service
metadata:
  creationtimestamp: "2024-03-08t05:22:34z"
  labels:
    app: deploy-demo1
  name: svc-demo1
  namespace: default
  resourceversion: "635518"
  selflink: /api/v1/namespaces/default/services/svc-demo1
  uid: b5fbb3ca-86e4-4ef8-80a6-853d9aa4709e
spec:
  clusterip: 10.96.17.124
  clusterips:
  - 10.96.17.124
  externalips:
  - 192.168.20.8
  externaltrafficpolicy: cluster
  ports:
  - nodeport: 30008
    port: 8080
    protocol: tcp
    targetport: 80
  selector:
    app: deploy-demo1
  sessionaffinity: none
  type: nodeport

●ingress：只需一个或者少量的公网ip和lb，即可同时将多个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。

1.3ingress 组成

●ingress：
ingress是一个api对象，通过yaml文件来配置，ingress对象的作用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能力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。

●ingress-controller：
ingress-controller是具体实现反向代理及负载均衡的程序，对ingress定义的规则进行解析，根据配置的规则来实现请求转发。
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。为了方便，后面的例子都以k8s官方维护的ingress-nginx为例。

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

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总结：ingress-controller才是负责具体转发的组件，通过各种方式将它暴露在集群入口，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。

1.4ingress-nginx 工作原理

1、ingress-controller通过和apiserver交互，动态感知集群中ingress规则的变化，并读取配置
2、ingress规则中配置了基于域名或者url路径对应的service，ingress-controller读取后自动生成nginx配置信息
3、ingress-controller会将自动生成的nginx配置信息写入pod中，这个ingress-controller实际是运行一个nginx，控制器将配置信息更新到/etc/nginx.conf文件中
4、然后reload重载一下让配置生效。
这就是能够实现ingress通过ingress-controller实现对k8s集群内部的pod访问的原理
后续客户端访问指定域名和指定url路径的时候，请求会转发到nginx-controller控制器的service 然后转发到ingress控制器的pod，pod会将根据ingress的规则转发给相应的service，然后再根据标签选择器转发给业务pod

1.5ingress 暴露服务的方式

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，性能相对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-controller pod。 比较适合大并发的生产环境使用。相对来讲，安全性也不高

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。

如果要把ingress部署在公有云，那用这种方式比较合适。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（底层还是node）

二、实操ingress暴露服务

前期.部署 nginx-ingress-controller

官方下载地址：
wget https://raw.githubusercontent.com/kubernetes/ingress-nginx/controller-v1.3.0/deploy/static/provider/cloud/deploy.yaml

上面可能无法下载，可用国内的 gitee
wget https://gitee.com/mirrors/ingress-nginx/raw/controller-v1.3.0/deploy/static/provider/cloud/deploy.yaml

 

//所有镜像路径修改一下为阿里云的镜像
image: registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/nginx-ingress-controller:v1.3.0@sha256:d1707ca76d3b044ab8a28277a2466a02100ee9f58a86af1535a3edf9323ea1b5

image: registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/kube-webhook-certgen:v1.1.1@sha256:64d8c73dca984af206adf9d6d7e46aa550362b1d7a01f3a0a91b20cc67868660

 

2.1基于host网络模式实现实现ingress暴露服务

vim deploy.yaml
...
apiversion: apps/v1
# 修改 kind
#kind: deployment
kind: daemonset
......
spec:
  ......
  template:
    ......
    spec:
      # 使用宿主机网络
      hostnetwork: true
      # 修改选择节点选择器
      nodeselector:
        kubernetes.io/hostname: node01
......

 

测试

基于现有业务的pod和业务service去关联ingress，实现基于域名绑定转发

apiversion: networking.k8s.io/v1
kind: ingress
metadata:
  name: ing-demo1
spec:
  ingressclassname: nginx  #这个必备字段用于选择ingress控制器
  rules:
  - host: www.accp.com
#host 主机名可以是精确匹配，或者使用通配符来匹配，但通配符仅覆盖一个 dns 标签（例如 *.foo.com 不匹配 baz.bar.foo.com）
    http:
      paths:
      - backend:
          service:
            name: svc-demo1
            port:
              number: 8080
        path: /
        pathtype: prefix  #prefex表示前缀匹配，exact表示精准匹配必须一模一样

 

 

 

kubectl exec -it ingress-nginx-controller-92f2c -n ingress-nginx /bin/bash
 # more /etc/nginx/nginx.conf
//可以看到从 start server www.accp.com 到 end server www.accp.com 之间包含了此域名用于反向代理的配置

 

2.2基于nodeport的service类型实现ingress暴露服务

spec:
  #externaltrafficpolicy: local      
#注释此行，值为cluster表示流量可以转发到其他节点上的pod；local表示：流量只发给本机的pod
  ports:
  ......
  type: nodeport     #service类型设置为 nodeport 或 loadbalancer

 

 

[root@master01 ingress]#kubectl edit -n ingress-nginx service ingress-nginx-controller

三、常用的ingress配置

3.1通过ingress实现不同域名绑定不同的service

www.accp.com——v1——“svc-v1”

www.benet.com——v2——“svc-v2”

apiversion: networking.k8s.io/v1
kind: ingress
metadata:
  name: ing-demo2
spec:
  ingressclassname: nginx  #这个必备字段用于选择ingress控制器
  rules:
  - host: www.accp.com
    http:
      paths:
      - backend:
          service:
            name: svc-v1
            port:
              number: 888
        path: /
        pathtype: prefix  #prefex表示前缀匹配，exact表示精准匹配必须一模一样
  - host: www.benet.com
    http:
      paths:
      - backend:
          service:
            name: svc-v2
            port:
              number: 999
        path: /
        pathtype: prefix  #prefex表示前缀匹配，exact表示精准匹配必须一模一样

 

3.2通过ingress实现不同url路径绑定service

www.accp.com/accp——"accp---v1"——“svc-v1”

www.accp.com/benet——"benet---v1"——“svc-v1”

www.accp.com/accp——"accp---v2"——“svc-v2”

www.accp.com/benet——"benet---v2"——“svc-v2”

//进入容器准备测试页面
[root@master01 ingress]#kubectl exec -it deploy-v2-66d6fdfd97-krtft sh
kubectl exec [pod] [command] is deprecated and will be removed in a future version. use kubectl exec [pod] -- [command] instead.
/ # mkdir /usr/share/nginx/html/accp
/ # mkdir /usr/share/nginx/html/benet
/ # echo "accp---v2" > /usr/share/nginx/html/accp/index.html
/ # echo "benet---v2" > /usr/share/nginx/html/benet/index.html
/ # exit

 准备ingress资源对象配置文件

apiversion: networking.k8s.io/v1
kind: ingress
metadata:
  name: ing-demo2
spec:
  ingressclassname: nginx  #这个必备字段用于选择ingress控制器
  rules:
  - host: www.accp.com
    http:
      paths:
      - backend:
          service:
            name: svc-v1
            port:
              number: 888
        path: /accp  #访问www.accp.com/accp————转发给svc-v1---会获取v1版本的内容
        pathtype: prefix
      - backend:
          service:
            name: svc-v2
            port:
              number: 999
        path: /benet  #访问www.accp.com/benet————转发给svc-v2---会获取v2版本的内容
        pathtype: prefix

 

apiversion: networking.k8s.io/v1
kind: ingress
metadata:
  name: ing-demo2
spec:
  ingressclassname: nginx  #这个必备字段用于选择ingress控制器
  rules:
  - host: www.accp.com
    http:
      paths:
      - backend:
          service:
            name: svc-v1
            port:
              number: 888
        path: /accp  #访问www.accp.com/accp??转发给svc-v1---会获取v1版本的内容
        pathtype: prefix
      - backend:
          service:
            name: svc-v2
            port:
              number: 999
        path: /benet  #访问www.accp.com/benet??转发给svc-v2---会获取v2版本的内容
        pathtype: prefix
  - host: www.benet.com
    http:
      paths:
      - backend:
          service:
            name: svc-v2
            port:
              number: 999
        path: /accp  #访问www.benet.com/accp??转发给svc-v2---会获取v2版本的内容
        pathtype: prefix
      - backend:
          service:
            name: svc-v1
            port:
              number: 888
        path: /benet  #访问www.benet.com/benet??转发给svc-v1---会获取v1版本的内容
        pathtype: prefix

 

 

 

3.3通过ingress实现https访问

[root@master01 ingress]#mkdir ca
[root@master01 ingress]#cd ca/
[root@master01 ca]#mkcert www.accp.com

[root@master01 ca]#ls
www.accp.com-key.pem  www.accp.com.pem
//创建tls的secret资源
[root@master01 ca]#kubectl create secret tls accp-tls --cert=www.accp.com.pem --key=www.accp.com-key.pem
secret/accp-tls created
[root@master01 ca]#kubectl get secrets 
name                                 type                                  data   age
accp-tls                             kubernetes.io/tls                     2      6s

apiversion: networking.k8s.io/v1
kind: ingress
metadata:
  name: ing-demo2
spec:
  tls:
  - hosts:
    - www.accp.com
    secretname: accp-tls #名称为选中的tls类型的secret资源
  ingressclassname: nginx
  rules:
  - host: www.accp.com
    http:
      paths:
      - backend:
          service:
            name: svc-v1
            port:
              number: 888
        path: /
        pathtype: prefix

3.4通过ingress实现访问控制

官网配置指导

https://kubernetes.github.io/ingress-nginx/examples/auth/basic/

//安装httpd-tools工具
yum install -y httpd-tools.x86_64

//生成用户和密码文件
htpasswd -c auth zhangsan ##创建新用户
htpasswd auth lisi ##添加用户

//基于auth文件创建secret资源
kubectl create secret generic basic-auth --from-file=auth

//修改ingress资源配置文件

创建secret资源保存账号和密码信息 

apiversion: networking.k8s.io/v1
kind: ingress
metadata:
  name: ing-demo2
  annotations:
    nginx.ingress.kubernetes.io/auth-type: basic  #设置认证类型basic
    nginx.ingress.kubernetes.io/auth-secret: basic-auth #设置secret资源名称basic-auth
    nginx.ingress.kubernetes.io/auth-realm: 'authentication required - user and password' #设置认证窗口提示信息
spec:
  tls:
  - hosts:
    - www.accp.com
    secretname: accp-tls #名称为选中的tls类型的secret资源
  ingressclassname: nginx
  rules:
  - host: www.accp.com
    http:
      paths:
      - backend:
          service:
            name: svc-v1
            port:
              number: 888
        path: /accp
        pathtype: prefix
      - backend:
          service:
            name: svc-v2
            port:
              number: 999
        path: /benet
        pathtype: prefix

 

 ​​​​​​

 

3.5通过ingress实现rewrite重写

#metadata.annotations 配置说明
●nginx.ingress.kubernetes.io/rewrite-target: <字符串> #必须重定向流量的目标uri
●nginx.ingress.kubernetes.io/ssl-redirect: <布尔值> #指示位置部分是否仅可访问ssl(当ingress包含证书时，默认为true)
●nginx.ingress.kubernetes.io/force-ssl-redirect: <布尔值> #即使ingress未启用tls，也强制重定向到https
●nginx.ingress.kubernetes.io/app-root: <字符串> #定义controller必须重定向的应用程序根，如果它在'/'上下文中
●nginx.ingress.kubernetes.io/use-regex: <布尔值> #指示ingress上定义的路径是否使用正则表达式

第一种：实现全域名重写

现在想要将www.benet.com的访问重写到www.accp.com中

apiversion: networking.k8s.io/v1
kind: ingress
metadata:
  name: ing-demo2
  annotations:
    nginx.ingress.kubernetes.io/rewrite-target: http://www.accp.com:30080
spec:
  ingressclassname: nginx
  rules:
  - host: www.benet.com
    http:
      paths:
      - backend:
          service:
            name: svc-v1222222 #由于benet.com只是用于跳转不需要真实站点存在，因此svc资源名称可随意定义
            port:
              number: 888
        path: /
        pathtype: prefix
#可以理解为http://www.benet.com:30080会重写为http://www.accp.com:30080

 

 第二种：仅重写域名实现url路径保留

apiversion: networking.k8s.io/v1
kind: ingress
metadata:
  name: ing-demo2
  annotations:
    nginx.ingress.kubernetes.io/rewrite-target: http://www.accp.com:30080/$1
    nginx.ingress.kubernetes.io/use-regex: "true"
spec:
  ingressclassname: nginx
  rules:
  - host: www.benet.com
    http:
      paths:
      - backend:
          service:
            name: svc-v1222222 #由于benet.com只是用于跳转不需要真实站点存在，因此svc资源名称可随意定义
            port:
              number: 888
        path: /(.*)
        pathtype: prefix
#可以理解为http://www.benet.com:30080/accp/index.html 会重写为http://www.accp.com:30080/accp/index.html

 3.6通过ingress实现金丝雀发布

老版本的ingress

//这是我的老版本
apiversion: networking.k8s.io/v1
kind: ingress
metadata:
  name: ing-demo10
spec:
  ingressclassname: nginx
  rules:
  - host: www.accp.com
    http:
      paths:
      - backend:
          service:
            name: svc-v1
            port:
              number: 888
        path: /
        pathtype: prefix

 现在我需要一个ingress分发20%的流量到我的新版本

//这是我的新版本发布
apiversion: networking.k8s.io/v1
kind: ingress
metadata:
  name: ing-demo11
  annotations:
    nginx.ingress.kubernetes.io/canary: "true"
    nginx.ingress.kubernetes.io/canary-weight: "20" #表示当前这个ingress分20%流量，总为100%
spec:
  ingressclassname: nginx 
  rules:
  - host: www.accp.com
    http:
      paths:
      - backend:
          service:
            name: svc-v2  #当前这个www.accp.com是v2的版本
            port:
              number: 999
        path: /
        pathtype: prefix

 验证获取百分之20的流量

现在假设我的v2版本已经稳定，我计划在线修改ingress的流量分发比例，再进行测试

 四、总结

4.1k8s集群外部的客户端访问k8s集群内部的方案？

基于service实现：nodeport  loadbalancer  externalips   只能支持四层反向代理，如果k8s集群规模较大运行的业务较多时nodeport端口/externalips管理成本会很高

基于ingress实现：支持七层反向代理，可自定义规则根据用户请求的域名或url路径转发给指定service进行代理访问

4.2ingress的组成

ingress控制器（ingress controller）：根据在ingress资源对象配置的规则转发用户请求的组件，以pod形式运行的

ingress资源对象：设置转发规则，告诉ingress控制器应该根据什么域名或url路径转发请求给相应的service资源的endpoints端点（podip:容器port）

4.3ingress的使用

daemonset + host网络模式 部署的ingress控制器
数据流向：客户端 -> 通过node节点的80/433端口进入ingress控制器 -> 根据ingress对象的转发规则 -> 业务pod的service -> 通过标签选择器 -> 业务pod

deployment + nodeport/loadbalancer类型的service 部署的ingress控制器
数据流向：客户端 -> 通过nodeip:nodeport -> ingress控制器的service -> ingress控制器 -> 根据ingress对象的转发规则 -> 业务pod的service -> 通过标签选择器 -> 业务pod

4.4创建ingress资源 

创建ingress资源
kubectl create ingress <ingress资源名称> -n <命名空间> --class=<ingressclass名称> --rule=<域名>/<url路径>=<service资源名称>:<service的port端口>

4.5ingress资源配置 

ingress资源配置
apiversion: networking.k8s.io/v1
kind: ingress
metadata:
  name: ingress资源名称
  namespace: 命名空间
spec:
  ingressclassname: ingressclass名称
  rules:
  - host: 域名
    http:
      paths:
      - path: url路径
        pathtype: prefix(前缀匹配)|exact(精准匹配)
        backend:
          service:
            name: service资源名称
            port:
              number: service资源的port端口   

 4.6基于不同域名或者不同url路径做转发

  #基于不同域名的代理转发
  - host: 域名2
    http：
	  paths:
	  - path: url路径1
        pathtype:
        backend: 
	      ....
	  #基于不同url路径的代理转发
	  - path: url路径2
        pathtype:
        backend: 
          ....

4.7基于https代理转发 

  #基于https代理转发
  tls:    #与roles字段在同一层级
  - hosts:
    - 指定使用https访问的域名
	....
	secretname: 指定tls类型的secret资源名称

4.8基于basic-auth实现访问认证

#基于basic-auth实现访问认证
1）使用htpasswd创建用户数据文件，文件名为auth
2）基于auth文件创建secret资源 kubectl create secret generic <secret资源名称> --from-file=auth
3）创建ingress资源，在metadata.annotations字段添加相关配置
metadata:
  annotations:
    nginx.ingress.kubernetes.io/auth-type: basic
    nginx.ingress.kubernetes.io/auth-secret: secret资源名称
    nginx.ingress.kubernetes.io/auth-realm: '认证窗口提示信息'

4.9基于rewrite实现重写访问路径 

#基于rewrite实现重写访问路径
在metadata.annotations字段添加相关配置
metadata:
  annotations:
    nginx.ingress.kubernetes.io/rewrite-target: https://www.bbb.com:30443
spec:
  rules:
  - host: www.aaa.com

将任何访问 http://www.aaa.com:30080/xxxx 的请求，都重写成 https://www.bbb.com:30443

metadata:
  annotations:
    nginx.ingress.kubernetes.io/rewrite-target: https://www.xxx.com:30443/$2
    nginx.ingress.kubernetes.io/use-regex: "true"
spec:
  rules:
  - host: www.aaa.com
    http:
	  paths:
	  - path: /(.*)
    backend:
	  ....
	  
将任何访问 http://www.aaa.com:30080/xxxx 的请求，都重写成 https://www.bbb.com:30443/xxxx

4.10金丝雀发布

基于canary实现金丝雀发布
在新版本应用的ingress资源配置中的metadata.annotations字段添加相关配置
metadata:
  annotations:
    nginx.ingress.kubernetes.io/canary: "true"               #开启金丝雀发布
    nginx.ingress.kubernetes.io/canary-weight: "50"          #指定流量调度权重，默认总值为100
spec:
  rules:
  - host: 与旧版本应用相同的域名
    http:
	  paths:
	  - path: 与旧版本应用相同的域名url路径
        backend:
          service:
            name: 新版本应用的service资源名称
            port:
              number: 新版本应用的service资源的port端口