【kubernetes】关于k8s集群中的ingress规则案例

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

●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

●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

●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

●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/

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

●方式一：DaemonSet+HostNetwork+nodeSelector

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

●方式二：Deployment+NodePort模式的Service

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。

●方式一：Deployment+LoadBalancer 模式的 Service

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

注意，针对不同的k8s版本，下载ingress控制器的时候需要找到与之匹配的版本

//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

DaemonSet+HostNetwork+nodeSelector

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
......

由于配置了 hostnetwork，nginx 已经在 node 主机本地监听 80/443/8181 端口。其中 8181 是 nginx-controller 默认配置的一个 default backend（Ingress 资源没有匹配的 rule 对象时，流量就会被导向这个 default backend）。
这样，只要访问 node 主机有公网 IP，就可以直接映射域名来对外网暴露服务了。如果要 nginx 高可用的话，可以在多个 node 上部署，并在前面再搭建一套 LVS+keepalived 做负载均衡。

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

ingressClassName 指定 IngressClass，用来指定选择的 Ingress Controller

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）。

pathType 支持的路径类型有三种：
●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。如果路径的最后一个元素是请求路径中最后一个元素的子字符串，则不会匹配（例如：/foo/bar 匹配 /foo/bar/baz, 但不匹配 /foo/barbaz）。

●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 处理或者与 Prefix 或 Exact 类型作相同处理。

具体可详见：https://kubernetes.io/zh-cn/docs/concepts/services-networking/ingress/#the-ingress-resource

原理重现

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

Deployment+NodePort模式的Service

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

如果是混合设置不同域名和URL路径

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）