服务发现、负载均衡、网络 - Ingress通过互联网访问您的应用 - 《Kubernates》

Ingress
Ingress Controller
融入到网络拓扑中
- 暴露单worker节点
- 使用外部负载均衡器
实战：通过 Ingress 使您的应用程序在互联网可用

参考文档：

Kubernetes Ingress(opens new window)
Kubernetes Ingress Controllers(opens new window)
Kubernetes Nginx Ingress Controller Bare-metal considerations(opens new window)
nginxinc/kubernets-ingress kubernetes-ingress(opens new window)
Ingress

Ingress 是 Kubernetes 的一种 API 对象，将集群内部的 Service 通过 HTTP/HTTPS 方式暴露到集群外部，并通过规则定义 HTTP/HTTPS 的路由。Ingress 具备如下特性：集群外部可访问的 URL、负载均衡、SSL Termination、按域名路由（name-based virtual hosting）。

Ingress Controller （通常需要负载均衡器配合）负责实现 Ingress API 对象所声明的能力。如下图所示：

Ingress Controller 监听所有 worker 节点上的 80/443 端口
Ingress Controller 将所有对域名为 a.kuboard.cn 的 HTTP/HTTPS 请求路由到 Service B 的 9080 端口
Service B 将请求进一步转发到其标签所选择的 Pod 容器组（通过 targetPort 指定容器组上的端口号）

该图中，请求被转发的过程为：

假设您将 a.kuboard.cn 的 DNS 解析到了集群中的一个 worker 节点的 IP 地址 192.168.2.69。（如果您的 worker 节点有外网地址，请使用外网地址，这样您可以从外网访问您的服务）
从客户端机器执行命令 curl http://a.kuboard.cn/abc/，该请求您将被转发到 192.168.2.69 这个地址的 80 端口，并被 Ingress Controller 接收
Ingress Controller 根据请求的域名 a.kuboard.cn 和路径 abc 匹配集群中所有的 Ingress 信息，并最终找到 Ingress B 中有这个配置，其对应的 Service 为 Service B 的 9080 端口
Ingress Controller 通过 kube-proxy 将请求转发到 Service B 对应的任意一个 Pod 上与 Service B 的 9080 端口对应的容器端口上。（从 Ingress Controller 到 Pod 的负载均衡由 kube-proxy + Service 实现）

Ingress Controller

如上所述，您必须在 Kubernetes 集群中安装了 Ingress Controller，您配置的 Ingress 才能生效。

划重点 Ingress 只是 Kubernetes 中的一种配置信息；Ingress Controller 才是监听 80/443 端口，并根据 Ingress 上配置的路由信息执行 HTTP 路由转发的组件。

Ingress Controller 有多种实现可供选择，请参考 Kubernetes 官方文档 Additional controllers(opens new window)，比较常用的有 Traefic(opens new window)、 Nginx Ingress Controller for Kubernetes(opens new window)等。

如果您参考 https://kuboard.cn 网站上提供的文档安装了 Kubernetes，您应该已经完成了 Nginx Ingress Controller for Kubernetes(opens new window)在您 Kubernetes 集群中的安装。该 Ingress Controller 以 DaemonSet 的类型部署到 Kubernetes，且监听了 hostPort 80/443，YAML 片段如下所示：

如果您打算使用其他 Ingress Controller，您可以卸载 Nginx Ingress Controller；如果您尚未安装任何 Ingress Controller，请参考安装 Nginx Ingress Controller，以便可以完成本教程的后续内容。

apiVersion: extensions/v1beta1
kind: DaemonSet
metadata:
  name: nginx-ingress
  namespace: nginx-ingress
    # ...
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx-ingress
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx-ingress
    spec:
      serviceAccountName: nginx-ingress
      containers:
      - image: nginx/nginx-ingress:1.5.3
        name: nginx-ingress
        ports:
        - name: http
          containerPort: 80
          hostPort: 80
        - name: https
          containerPort: 443
          hostPort: 443

TIP

Ingress Controller 并非只能监听 80/443 端口，您可以根据自己网络拓扑的需要，选择合适的端口
根据您安装 Ingress Controller 的方式不同，您的 Ingress Controller 并不一定监听了所有 worker 节点的 80/443 端口（本教程不涉及此主题）
您也可以在 Kubernetes 集群中安装多种 Ingress Controller，请参考 Using multiple Ingress controllers(opens new window)

融入到网络拓扑中

如前所述，Kubernetes Ingress 只能监听到节点的 80/443 端口，且 Ingress 可以完成 L7 路由的功能。由于 Kubernetes Ingress 配置更便捷，推荐使用 Kubernetes Ingress 替代常规的互联网应用架构中的 Nginx 反向代理。那么，如何使部署在内网的 Kubernetes 集群上的 Ingress Controller 的 80/443 端口可以在外网访问到呢？

本教程推荐如下两种做法，结合您自己对安全性、可靠性等因素的考量，您可以演化出适合自己的拓扑结构。

暴露单worker节点

如下图所示，暴露单个 worker 节点的步骤如下：

为您 Kubernetes 集群中的某一个 worker 节点配置外网 IP 地址 Z.Z.Z.Z
将您在 Ingress 中使用到的域名（假设是a.demo.kuboard.cn）解析到该外网 IP 地址 Z.Z.Z.Z
设置合理的安全组规则（开放该外网 IP 地址 80/443 端口的入方向访问）

文档安装 Kubernetes 单Master节点中使用的就是这种拓扑结构。这种方式下，Ingress Controller 存在单点故障的可能性。

使用外部负载均衡器

如下图所示，使用外部负载均衡器的步骤如下：

创建一个集群外部的负载均衡器，该负载均衡器拥有一个外网 IP 地址 Z.Z.Z.Z，并监听 80/443 端口的 TCP 协议
将负载均衡器在 80/443 端口上监听到的 TCP 请求转发到 Kubernetes 集群中所有（或某些）worker 节点的 80/443 端口，可开启按源IP地址的会话保持
将您在 Ingress 中使用到的域名（假设是a.demo.kuboard.cn）解析到该负载均衡器的外网 IP 地址 Z.Z.Z.Z

文档安装 Kubernetes 高可用中使用的就是这种拓扑结构。

实战：通过 Ingress 使您的应用程序在互联网可用

前提

假设您已经完成了公布应用程序中的实战部分
假设您已经将 Ingress 融入到您的网络拓扑中，并且将 *.demo.kuboard.cn （请使用您自己的域名）解析到对应的外网 IP 地址

使用kubectl

创建文件 nginx-deployment.yaml

vim nginx-deployment.yaml

文件内容如下

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx-deployment
  labels:
    app: nginx
spec:
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:1.7.9

创建文件 nginx-service.yaml

vim nginx-service.yaml

文件内容如下

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx-service
  labels:
    app: nginx
spec:
  selector:
    app: nginx
  ports:
  - name: nginx-port
    protocol: TCP
    port: 80
    nodePort: 32600
    targetPort: 80
  type: NodePort

创建文件 nginx-ingress.yaml

vim nginx-ingress.yaml

文件内容如下

apiVersion: networking.k8s.io/v1beta1
kind: Ingress
metadata:
  name: my-ingress-for-nginx  # Ingress 的名字，仅用于标识
spec:
  rules:                      # Ingress 中定义 L7 路由规则
  - host: a.demo.kuboard.cn   # 根据 virtual hostname 进行路由（请使用您自己的域名）
    http:
      paths:                  # 按路径进行路由
      - path: /
        backend:
          serviceName: nginx-service  # 指定后端的 Service 为之前创建的 nginx-service
          servicePort: 80

执行命令

kubectl apply -f nginx-deployment.yaml
kubectl apply -f nginx-service.yaml
kubectl apply -f nginx-ingress.yaml

检查执行结果

kubectl get ingress -o wide

可查看到名称为 my-ingress-for-nginx 的 Ingress。
从互联网访问

# 请使用您自己的域名
curl a.demo.kuboard.cn

使用Kuboard

在 default 名称空间点击左侧菜单栏中的 创建工作负载，如下图所示：填写表单如下： | 字段名称 | 填写内容 | 备注 | | —- | —- | —- | | 服务类型 | Deployment | | | 服务分层 | 展现层 | | | 服务名称 | web-nginx | | | 服务描述 | nginx部署 | | | 副本数量 | 1 | 可以填写其他正整数 |
切换到 容器信息 Tab 页，如下图所示：填写表单如下： | 字段名称 | 填写内容 | 备注 | | —- | —- | —- | | 容器名称 | nginx | | | 镜像 | nginx:1.7.9 | | | 抓取策略 | Always | |
切换到 服务/应用路由 Tab 页，如下图所示：填写表单如下： | 字段名称 | 填写内容 | 备注 | | —- | —- | —- | | 服务 | NodePort（VPC内访问）
协议: TCP，port: 80，nodePort: 32601，targetPort: 80 | 服务对应 Kubernetes Service对象，
工作负载编辑器为其使用与 Deployment 相同的名字 web-nginx | | 应用路由 | 域名: a.demo.kuboard.cn
映射URL： /
服务端口：80 | 应用路由对应 Kubernetes Ingress对象，
工作负载编辑器为其使用与 Deployment 相同的名字 web-nginx |

TIP Kuboard 工作负载编辑器假设 kubernetes 中三个主要对象 Deployment/Service/Ingress 名称相同，并放在同一个编辑器界面中处理。

点击保存
点击应用
从互联网访问在浏览器打开 http://a.demo.kuboard.cn （请使用您自己的域名）