?史上最全的企業級容器系列之kubernetes入門和搭建(四)

六脈神劍發表於2020-03-04

前言

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絮叨

昨天設定了yml的方式來發布部署。今天我們來學習統一的入口。

熟悉幾個術語

  • 節點： Kubernetes 叢集中的伺服器
  • 叢集： Kubernetes 管理的一組伺服器集合
  • 邊界路由器： 為區域網和 Internet 路由資料包的路由器，執行防火牆保護區域網路
  • 叢集網路： 遵循 Kubernetes 網路模型實現叢集內的通訊的具體實現，比如 Flannel 和 Calico
  • 服務： Kubernetes 的服務 (Service) 是使用標籤選擇器標識的一組 Pod Service (Deployment)。 除非另有說明，否則服務的虛擬 IP 僅可在叢集內部訪問

內部訪問方式 ClusterIP

ClusterIP 服務是 Kubernetes 的預設服務。它給你一個叢集內的服務，叢集內的其它應用都可以訪問該服務。叢集外部無法訪問它。在某些場景下我們可以使用 Kubernetes 的 Proxy 模式來訪問服務，比如除錯服務時

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這種訪問方式，只能是在Service的內部訪問。

三種外部訪問方式

NodePort

NodePort 服務是引導外部流量到你的服務的最原始方式。NodePort，正如這個名字所示，在所有節點（虛擬機器）上開放一個特定埠，任何傳送到該埠的流量都被轉發到對應服務。

NodePort 服務特徵如下：

  • 每個埠只能是一種服務
  • 埠範圍只能是 30000-32767（可調）
  • 不在 YAML 配置檔案中指定則會分配一個預設埠
建議： 不要在生產環境中使用這種方式暴露服務，大多數時候我們應該讓 Kubernetes 來選擇埠
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它這種模式就是我們第一次部署的那種模式，每個Node節點都可以通過這個ip+埠來訪問這個服務

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LoadBalancer

LoadBalancer 服務是暴露服務到 Internet 的標準方式。所有通往你指定的埠的流量都會被轉發到對應的服務。它沒有過濾條件，沒有路由等。這意味著你幾乎可以傳送任何種類的流量到該服務，像 HTTP，TCP，UDP，WebSocket，gRPC 或其它任意種類。

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Ingress

Ingress 事實上不是一種服務型別。相反，它處於多個服務的前端，扮演著 “智慧路由” 或者叢集入口的角色。你可以用 Ingress 來做許多不同的事情，各種不同型別的 Ingress 控制器也有不同的能力。它允許你基於路徑或者子域名來路由流量到後端服務。

Ingress 可能是暴露服務的最強大方式，但同時也是最複雜的。Ingress 控制器有各種型別，包括 Google Cloud Load Balancer， Nginx，Contour，Istio，等等。它還有各種外掛，比如 cert-manager (它可以為你的服務自動提供 SSL 證照)/

如果你想要使用同一個 IP 暴露多個服務，這些服務都是使用相同的七層協議（典型如 HTTP），你還可以獲取各種開箱即用的特性（比如 SSL、認證、路由等等）

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什麼是 Ingress

通常情況下，Service 和 Pod 的 IP 僅可在叢集內部訪問。叢集外部的請求需要通過負載均衡轉發到 Service 在 Node 上暴露的 NodePort 上，然後再由 kube-proxy 通過邊緣路由器 (edge router) 將其轉發給相關的 Pod 或者丟棄。而 Ingress 就是為進入叢集的請求提供路由規則的集合

Ingress 可以給 Service 提供叢集外部訪問的 URL、負載均衡、SSL 終止、HTTP 路由等。為了配置這些 Ingress 規則，叢集管理員需要部署一個 Ingress Controller，它監聽 Ingress 和 Service 的變化，並根據規則配置負載均衡並提供訪問入口

使用 Nginx Ingress Controller

本次實踐的主要目的就是將入口統一，不再通過 LoadBalancer 等方式將埠暴露出來，而是使用 Ingress 提供的反向代理負載均衡功能作為我們的唯一入口。通過以下步驟操作仔細體會。

部署 Tomcat

部署 Tomcat 但僅允許在內網訪問，我們要通過 Ingress 提供的反向代理功能路由到 Tomcat 之上

apiVersion:  apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: tomcat-app
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: tomcat
  replicas: 2
  template:
    metadata:
      labels:
        app: tomcat
    spec:
      containers:
      - name: tomcat
        image: tomcat
        ports:
        - containerPort: 8080
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: tomcat-http
spec:
  ports:
    - port: 8080
      targetPort: 8080
  # ClusterIP, NodePort, LoadBalancer
  type: ClusterIP
  selector:
    app: tomcat
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安裝 Nginx Ingress Controller

Ingress Controller 有許多種，我們選擇最熟悉的 Nginx 來處理請求，其它可以參考官方文件

  • 下載 Nginx Ingress Controller 配置檔案
wget https://raw.githubusercontent.com/kubernetes/ingress-nginx/master/deploy/static/mandatory.yaml

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  • 修改配置檔案，找到配置如下位置 (搜尋 serviceAccountName) 在下面增加一句 hostNetwork: true
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx-ingress-controller
  namespace: ingress-nginx
  labels:
    app.kubernetes.io/name: ingress-nginx
    app.kubernetes.io/part-of: ingress-nginx
spec:
  # 可以部署多個例項
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      app.kubernetes.io/name: ingress-nginx
      app.kubernetes.io/part-of: ingress-nginx
  template:
    metadata:
      labels:
        app.kubernetes.io/name: ingress-nginx
        app.kubernetes.io/part-of: ingress-nginx
      annotations:
        prometheus.io/port: "10254"
        prometheus.io/scrape: "true"
    spec:
      serviceAccountName: nginx-ingress-serviceaccount
      # 增加 hostNetwork: true，意思是開啟主機網路模式，暴露 Nginx 服務埠 80
      hostNetwork: true
      containers:
        - name: nginx-ingress-controller
          image: quay.io/kubernetes-ingress-controller/nginx-ingress-controller:0.24.1
          args:
            - /nginx-ingress-controller
            - --configmap=$(POD_NAMESPACE)/nginx-configuration
            - --tcp-services-configmap=$(POD_NAMESPACE)/tcp-services
            - --udp-services-configmap=$(POD_NAMESPACE)/udp-services
            - --publish-service=$(POD_NAMESPACE)/ingress-nginx
// 以下程式碼省略...
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部署 Ingress

Ingress 翻譯過來是入口的意思，說白了就是個 API 閘道器（想想 Zuul 和 Spring Cloud Gateway）

apiVersion: networking.k8s.io/v1beta1
kind: Ingress
metadata:
  name: nginx-web
  annotations:
    # 指定 Ingress Controller 的型別
    kubernetes.io/ingress.class: "nginx"
    # 指定我們的 rules 的 path 可以使用正規表示式
    nginx.ingress.kubernetes.io/use-regex: "true"
    # 連線超時時間，預設為 5s
    nginx.ingress.kubernetes.io/proxy-connect-timeout: "600"
    # 後端伺服器迴轉資料超時時間，預設為 60s
    nginx.ingress.kubernetes.io/proxy-send-timeout: "600"
    # 後端伺服器響應超時時間，預設為 60s
    nginx.ingress.kubernetes.io/proxy-read-timeout: "600"
    # 客戶端上傳檔案，最大大小，預設為 20m
    nginx.ingress.kubernetes.io/proxy-body-size: "10m"
    # URL 重寫
    nginx.ingress.kubernetes.io/rewrite-target: /
spec:
  # 路由規則
  rules:
  # 主機名，只能是域名，修改為你自己的
  - host: k8s.test.com
    http:
      paths:
      - path:
        backend:
          # 後臺部署的 Service Name，與上面部署的 Tomcat 對應
          serviceName: tomcat-http
          # 後臺部署的 Service Port，與上面部署的 Tomcat 對應
          servicePort: 8080
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驗證是否成功

kubectl get deployment

# 輸出如下
NAME         READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
tomcat-app   2/2     2            2           88m
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kubectl get service

# 輸出如下
NAME          TYPE        CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP   PORT(S)    AGE
kubernetes    ClusterIP   10.96.0.1       <none>        443/TCP    2d5h
tomcat-http   ClusterIP   10.97.222.179   <none>        8080/TCP   89m
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檢視 Nginx Ingress Controller

kubectl get pods -n ingress-nginx -o wide

# 輸出如下，注意下面的 IP 地址，就是我們實際訪問地址
NAME                                        READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP                NODE                 NOMINATED NODE   READINESS GATES
nginx-ingress-controller-76f9fddcf8-vzkm5   1/1     Running   0          61m   192.168.141.160   kubernetes-node-01   <none>           <none>
複製程式碼
kubectl get ingress

# 輸出如下
NAME        HOSTS          ADDRESS   PORTS   AGE
nginx-web   k8s.test.com             80      61m

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測試訪問

成功代理到 Tomcat 即表示成功

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