Ingress - 技术栈

文章目录

- 环境准备
- [什么是 Ingress](#什么是 Ingress)
- [认识 Ingress 资源](#认识 Ingress 资源)
- [Ingress 控制器(controller)](#Ingress 控制器(controller))
- [Ingress 规则](#Ingress 规则)
- [pathType 路径类型](#pathType 路径类型)
- 多重匹配
- [Ingress 类](#Ingress 类)
- TLS
- - 生成证书
  - 创建密钥

环境准备

下面的 yaml 文件内容，是使用 sts 创建两个 web 服务，并配置对应的 servcie。web 服务的首页内容使用 configmap 配置并挂载到各自的 POD 中。

yaml 复制代码

apiVersion: v1
kind: Namespace
metadata:
  name: shark-test
---
apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
  namespace: shark-test
  name: index.html
data:
  # 类属性键；每一个键都映射到一个简单的值
  web1.index.html: |
    web1 站点

  web2.index.html: |
    web2 站点
---
apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
  namespace: shark-test
  name: web1
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: web1 # 必须匹配 .spec.template.metadata.labels
  serviceName: "web1"
  replicas: 1
  minReadySeconds: 10 # 默认值是 0
  template:
    metadata:
      labels:
        app: web1 # 必须匹配 .spec.selector.matchLabels
    spec:
      terminationGracePeriodSeconds: 10
      containers:
      - name: web1
        image: nginx:1.21.6-alpine
        ports:
        - containerPort: 80
          name: web1
        volumeMounts:
        - name: index-html
          mountPath: /usr/share/nginx/html
      volumes:
      - name: index-html          # 给 volumeMounts[].name使用
        configMap:
          name: index.html   # configmap 的名称
          items:
          - key: web1.index.html  # configmap 对象中 data 中的一个 key
            path: index.html      # 挂载到 pod 后，被创建的文件名称
---
apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
  namespace: shark-test
  name: web2
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: web2 # 必须匹配 .spec.template.metadata.labels
  serviceName: "web2"
  replicas: 1
  minReadySeconds: 10 # 默认值是 0
  template:
    metadata:
      labels:
        app: web2 # 必须匹配 .spec.selector.matchLabels
    spec:
      terminationGracePeriodSeconds: 10
      containers:
      - name: web2
        image: nginx:1.21.6-alpine
        ports:
        - containerPort: 80
          name: web2
        volumeMounts:
        - name: index-html
          mountPath: /usr/share/nginx/html
      volumes:
      - name: index-html          # 给 volumeMounts[].name使用
        configMap:
          name: index.html   # configmap 的名称
          items:
          - key: web2.index.html  # configmap 对象中 data 中的一个 key
            path: index.html      # 挂载到 pod 后，被创建的文件名称
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  namespace: shark-test
  name: web1
  labels:
    app: web1
spec:
  type: ClusterIP
  ports:
  - port: 8080
    name: web1-http
    targetPort: 80
  clusterIP: None
  selector:
    app: web1
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  namespace: shark-test
  name: web2
  labels:
    app: web2
spec:
  type: ClusterIP
  ports:
  - port: 8080
    name: web2-http
    targetPort: 80
  clusterIP: None
  selector:
    app: web2

什么是 Ingress

Ingress 是管理集群外部访问集群内部服务的流量的 API 对象，是 kubernetes 中对 service 的反向代理。流量的去向由 Ingress 资源所定义的规则来控制。

可提供负载均衡、SSL 和基于名称的虚拟主机功能。

主要的访问方式是 HTTP/HTTPS，不支持四层协议。下一代替代 Ingress 的产品 Gateway API 可以实现四层和七层协议流量管理。
Ingress 在 kubernentes v1.28 版本停止更新，并推出了可以实现更多功能的 Gateway API。
集群负载均衡器 Ingress 的路由规则 Ingress Pod Service Pod 客户端

认识 Ingress 资源

Ingress 资源的 YAML 文件，可以理解为是对 Nginx 子配置文件的抽象，因为它和 nginx 中关于虚拟机主机 server 配置块的功能一致。

下面是 Nginx 子配置文件和Ingress 的 yaml 文件的对比图。

红色框就是请求中的 url
黄色框就是 nginx 的 rewrite ，用于实现地址（url）重写,这里实现的功能是去掉请求 url 中的前缀。
绿色框就是后端服务的连接信息，nginx 中是 upstream 的名称，kubernetes 中是 service 名称
紫色框就是后端服务的监听端口。

资源名称： Ingress 对象的命名必须是合法的 DNS 子域名名称。

不能超过 253 个字符
只能包含小写字母、数字，以及 '-' 和 '.'
必须以字母数字开头
必须以字母数字结尾
注解(annotations) : Ingress 经常使用一些注解来配置一些选项，以便扩展功能，例如 rewrite-target 注解。不同的 Ingress 控制器支持不同的注解。

规则(rule)：其中包含对所有入站请求进行匹配的规则列表。

Ingress 控制器(controller)

为了让 Ingress 对象有效的创建和工作，需要有一个 Ingress Controller 。

Ingress Controller 的角色是用一个反向代理实现的。反向代理可以是 nginx、haproxy 等其中的一个，因此 Ingress Controller 可以有很多种。

这里我用最常用的 Ingress-Nginx Controller 为例说明。

当一个 Ingress 对象被成功创建后，Ingress Controller 会把 Ingress 对象中的内容转换成 nginx 的子配置文件，并让 Ingress Controller 使用。

后续会详细介绍。

Ingress 规则

一个简单的 Ingress 资源示例。

yaml 复制代码

apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: Ingress
metadata:
  name: minimal-ingress
  annotations:
    nginx.ingress.kubernetes.io/rewrite-target: /
spec:
  ingressClassName: nginx-example
  rules:
  - http:
      paths:
      - path: "/web1"
        pathType: Prefix
        backend:
          service:
            name: web1
            port:
              number: 8080

每个 HTTP 规则都包含以下信息：

可选的 host。在此示例中，未指定 host，因此该规则适用于使用指定 IP 地址进行入站 HTTP 请求的情况。如果提供了 host（例如 foo.shark.com），则 rules 适用于所指定的主机( foo.shark.com)。
path 路径列表（例如 /web1）。每个路径都有一个由 service.name 和 service.port.name 或 service.port.number 确定的关联后端。入站请求的内容都必须与 host和 path 的值相匹配，负载均衡器才会将流量引导到所引用的 Service，
backend（后端）是 Service 中所定义的名称和端口的组合，或者是通过 CRD 方式来实现的自定义资源后端。

通常会在 Ingress 控制器中配置 defaultBackend（默认后端），以便为无法与规约中任何路径匹配的所有请求提供服务,也就是通常会返回 404 页面。

pathType 路径类型

Ingress 中的每个路径都需要有对应的路径类型（Path Type）。未明确设置 pathType 的路径无法通过合法性检查。当前支持的路径类型有三种：

ImplementationSpecific：对于这种路径类型，匹配方法取决于 IngressClass。具体实现可以将其作为单独的 pathType 处理或者作与 Prefix 或 Exact 类型相同的处理。
Exact：精确匹配 URL 路径，且区分大小写。
Prefix ：基于以 / 分隔的 URL 路径前缀匹配。匹配区分大小写，并且对路径中各个元素逐个执行匹配操作。路径元素指的是由 / 分隔符分隔的路径中的标签列表。

说明：如果 path 值的最后一个元素是请求路径中最后一个元素的子字符串，则不会被视为匹配（例如：/foo/bar 匹配 /foo/bar/baz, 但不匹配 /foo/barbaz）。

多重匹配

有的时候，一个请求会和一个 Ingress 中的多个 path 匹配，这时 path 最长者优先匹配。如果仍然有两条同等的匹配路径，则精确路径类型优先于前缀路径类型。

Ingress 类

Ingress 可以由不同的控制器实现，通常使用不同的配置。每个 Ingress 应当指定一个类，也就是一个对 IngressClass 资源的引用。 IngressClass 资源包含额外的配置，其中包括应当实现该类的控制器名称。

yaml 复制代码

apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: IngressClass
metadata:
  labels:
    app.kubernetes.io/component: controller
  name: nginx-example
spec:
  controller: k8s.io/ingress-nginx

设置默认的 Ingress 类,只需要在注解中添加:
ingressclass.kubernetes.io/is-default-class: "true"

yaml 复制代码

apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: IngressClass
metadata:
  labels:
    app.kubernetes.io/component: controller
  name: nginx-example
  annotations:
    ingressclass.kubernetes.io/is-default-class: "true"
spec:
  controller: k8s.io/ingress-nginx

TLS

生成证书

openssl req -x509 -sha256 -nodes -days 365 -newkey rsa:2048 -keyout tls.key -out tls.crt -subj "/C=CN/ST=BJ/L=BJ/O=nginx/CN=itheima.com"

创建密钥

可以通过设定包含 TLS 私钥和证书的Secret 来保护 Ingress。TLS Secret 的数据中必须包含键名为 tls.crt 的证书和键名为 tls.key 的私钥，才能用于 TLS 目的。例如：

yaml 复制代码

apiVersion: v1
kind: Secret
metadata:
  name: testsecret-tls
  namespace: default
data:
  tls.crt: base64 编码的证书
  tls.key: base64 编码的私钥
type: kubernetes.io/tls

也可以使用下面的方法创建

bash 复制代码

kubectl create secret tls tls-secret --key tls.key --cert tls.crt

注意，不能针对默认规则使用 TLS，因为这样做需要为所有可能的子域名签发证书。因此，tls 字段中的 hosts 的取值需要与 rules 字段中的 host 完全匹配。

yaml 复制代码

apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: Ingress
metadata:
  name: tls-example-ingress
spec:
  tls:
  - hosts:
      - https-example.foo.com
    secretName: testsecret-tls
  rules:
  - host: https-example.foo.com
    http:
      paths:
      - path: /
        pathType: Prefix
        backend:
          service:
            name: service1
            port:
              number: 80