ingress-nginx-controller部署

lldhsds發表於2024-06-28

Ingress Controller介紹及部署實踐

1. 概念

1.1 Ingress

Ingress 提供從叢集外部到叢集內服務的 HTTP 和 HTTPS 路由。流量路由由 Ingress 資源所定義的規則來控制。

下面是 Ingress 的一個簡單示例，可將所有流量都傳送到同一 Service：

ingress

透過配置，Ingress 可為 Service 提供外部可訪問的 URL、對其流量作負載均衡、終止 SSL/TLS，以及基於名稱的虛擬託管等能力。 Ingress 控制器負責完成 Ingress 的工作，具體實現上通常會使用某個負載均衡器，不過也可以配置邊緣路由器或其他前端來幫助處理流量。

Ingress 不會隨意公開埠或協議。將 HTTP 和 HTTPS 以外的服務開放到 Internet 時，通常使用 Service.Type=NodePort 或 Service.Type=LoadBalancer 型別的 Service。

1.2 Ingress controller

為了讓 Ingress 資源工作，叢集必須有一個正在執行的 Ingress 控制器。Kubernetes 作為一個專案，Kubernetes 作為一個專案，目前支援和維護 AWS、 GCE 和 Nginx Ingress 控制器。此外還有一些由第三方維護的ingress contoller：

AKS 應用程式閘道器 Ingress 控制器是一個配置 Azure 應用程式閘道器的 Ingress 控制器。
阿里雲 MSE Ingress 是一個 Ingress 控制器，它負責配置阿里雲原生閘道器，也是 Higress 的商業版本。
Apache APISIX Ingress 控制器是一個基於 Apache APISIX 閘道器的 Ingress 控制器。
Avi Kubernetes Operator 使用 VMware NSX Advanced Load Balancer 提供第 4 到第 7 層的負載均衡。
Cilium Ingress 控制器是一個由 Cilium 出品支援的 Ingress 控制器。
Citrix Ingress 控制器可以用來與 Citrix Application Delivery Controller 一起使用。
EnRoute 是一個基於 Envoy 的 API 閘道器，可以用作 Ingress 控制器。
F5 BIG-IP 的用於 Kubernetes 的容器 Ingress 服務讓你能夠使用 Ingress 來配置 F5 BIG-IP 虛擬伺服器。
用於 Kubernetes 的 HAProxy Ingress 控制器也是一個針對 HAProxy 的 Ingress 控制器。
Istio Ingress 是一個基於 Istio 的 Ingress 控制器。
用於 Kubernetes 的 Kong Ingress 控制器是一個用來驅動 Kong Gateway 的 Ingress 控制器。
用於 Kubernetes 的 NGINX Ingress 控制器能夠與 NGINX 網頁伺服器（作為代理）一起使用。

備註：nginx和k8s官方各自維護了一套 nginx ingress controller
Traefik Kubernetes Ingress 提供程式是一個用於 Traefik 代理的 Ingress 控制器。
Voyager 是一個針對 HAProxy 的 Ingress 控制器。

2. ingress nginx簡介

ingress nginx是一種使用nginx實現的ingress controller，作為K8S的反向代理和負載均衡器。Kubernetes 是容器化應用管理的事實標準。對許多企業而言，將生產工作負載遷移到 Kubernetes 會增加應用流量管理方面的挑戰和複雜性。Ingress controller 能夠將 Kubernetes 應用流量路由的複雜性抽象出來，並在 Kubernetes 服務和外部服務之間建立了一座橋樑。

Kubernetes Ingress Controller 的功能如下：

接受來自 Kubernetes 平臺外部的流量，並將其負載均衡到 Kubernetes 平臺內部執行的 pod（容器）
可管理叢集內需要與叢集外其他服務通訊的服務的出向流量
使用 Kubernetes API 進行配置，以部署名為“Ingress 資源”的物件
監控 Kubernetes 中執行的 pod，並在服務新增或刪除 pod 後自動更新負載均衡規則

版本相容性矩陣：

Ingress-NGINX version	k8s supported version	Alpine Version	Nginx Version	Helm Chart Version
v1.10.1	1.29, 1.28, 1.27, 1.26	3.19.1	1.25.3	4.10.1*
v1.10.0	1.29, 1.28, 1.27, 1.26	3.19.1	1.25.3	4.10.0*
v1.9.6	1.29, 1.28, 1.27, 1.26, 1.25	3.19.0	1.21.6	4.9.1*
v1.9.5	1.28, 1.27, 1.26, 1.25	3.18.4	1.21.6	4.9.0*
v1.9.4	1.28, 1.27, 1.26, 1.25	3.18.4	1.21.6	4.8.3
v1.9.3	1.28, 1.27, 1.26, 1.25	3.18.4	1.21.6	4.8.*
v1.9.1	1.28, 1.27, 1.26, 1.25	3.18.4	1.21.6	4.8.*
v1.9.0	1.28, 1.27, 1.26, 1.25	3.18.2	1.21.6	4.8.*
v1.8.4	1.27, 1.26, 1.25, 1.24	3.18.2	1.21.6	4.7.*
v1.7.1	1.27, 1.26, 1.25, 1.24	3.17.2	1.21.6	4.6.*
v1.6.4	1.26, 1.25, 1.24, 1.23	3.17.0	1.21.6	4.5.*
v1.5.1	1.25, 1.24, 1.23	3.16.2	1.21.6	4.4.*
v1.4.0	1.25, 1.24, 1.23, 1.22	3.16.2	1.19.10†	4.3.0
v1.3.1	1.24, 1.23, 1.22, 1.21, 1.20	3.16.2	1.19.10†	4.2.5

本文使用k8s 1.19版本，使用 ingress nginx 0.30.0版本。

3. 安裝部署nginx-ingress

環境資訊如下：

[root@k8s-master ~]# cat /etc/centos-release
CentOS Linux release 7.9.2009 (Core)
[root@k8s-master ~]# uname -a
Linux k8s-master 3.10.0-1160.71.1.el7.x86_64 #1 SMP Tue Jun 28 15:37:28 UTC 2022 x86_64 x86_64 x86_64 GNU/Linux
[root@k8s-master ~]# kubectl get node
NAME         STATUS   ROLES    AGE   VERSION
k8s-master   Ready    master   16d   v1.19.0
k8s-node1    Ready    worker   16d   v1.19.0
k8s-node2    Ready    worker   16d   v1.19.0
[root@k8s-master ~]# helm version
version.BuildInfo{Version:"v3.6.1", GitCommit:"61d8e8c4a6f95540c15c6a65f36a6dd0a45e7a2f", GitTreeState:"clean", GoVersion:"go1.16.5"}

下載 Ingress-nginx yaml檔案:

[root@k8s-master ~]# mkdir ingress-nginx
[root@k8s-master ~]# cd ingress-nginx
[root@k8s-master ingress-nginx]# wget https://raw.githubusercontent.com/kubernetes/ingress-nginx/nginx-0.30.0/deploy/static/mandatory.yaml
[root@k8s-master ingress-nginx]# wget https://raw.githubusercontent.com/kubernetes/ingress-nginx/nginx-0.30.0/deploy/static/provider/baremetal/service-nodeport.yaml
[root@k8s-master ingress-nginx]# ls
mandatory.yaml  service-nodeport.yaml

mandatory.yaml下載後需要新增hostNetwork: true，否則無法透過 K8s 節點 IP 地址繫結域名外部訪問。

ingress-controller 會直接使用 K8s 物理機的 DNS 來解析域名，而不再使用 K8s 內部的 DNS 來解析域名。

mandatory.yaml配置修改如下：

...
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx-ingress-controller
...
    spec:
      # wait up to five minutes for the drain of connections
      # 新增 hostNetwork: true
      hostNetwork: true
      terminationGracePeriodSeconds: 300
      serviceAccountName: nginx-ingress-serviceaccount

安裝 Ingress-nginx：

[root@k8s-master ingress-nginx]# kubectl create -f mandatory.yaml
namespace/ingress-nginx created
configmap/nginx-configuration created
configmap/tcp-services created
configmap/udp-services created
serviceaccount/nginx-ingress-serviceaccount created
Warning: rbac.authorization.k8s.io/v1beta1 ClusterRole is deprecated in v1.17+, unavailable in v1.22+; use rbac.authorization.k8s.io/v1 ClusterRole
clusterrole.rbac.authorization.k8s.io/nginx-ingress-clusterrole created
Warning: rbac.authorization.k8s.io/v1beta1 Role is deprecated in v1.17+, unavailable in v1.22+; use rbac.authorization.k8s.io/v1 Role
role.rbac.authorization.k8s.io/nginx-ingress-role created
Warning: rbac.authorization.k8s.io/v1beta1 RoleBinding is deprecated in v1.17+, unavailable in v1.22+; use rbac.authorization.k8s.io/v1 RoleBinding
rolebinding.rbac.authorization.k8s.io/nginx-ingress-role-nisa-binding created
Warning: rbac.authorization.k8s.io/v1beta1 ClusterRoleBinding is deprecated in v1.17+, unavailable in v1.22+; use rbac.authorization.k8s.io/v1 ClusterRoleBinding
clusterrolebinding.rbac.authorization.k8s.io/nginx-ingress-clusterrole-nisa-binding created
deployment.apps/nginx-ingress-controller created
limitrange/ingress-nginx created
[root@k8s-master ingress-nginx]# kubectl create -f service-nodeport.yaml
service/ingress-nginx created

# 檢視部署的資源
[root@k8s-master ingress-nginx]# kubectl get svc -n ingress-nginx
NAME            TYPE       CLUSTER-IP       EXTERNAL-IP   PORT(S)                      AGE
ingress-nginx   NodePort   10.100.114.169   <none>        80:31433/TCP,443:32351/TCP   16m
[root@k8s-master ingress-nginx]# kubectl get pod -n ingress-nginx
NAME                                        READY   STATUS    RESTARTS   AGE
nginx-ingress-controller-7d4544b644-lmnkp   1/1     Running   0          17m

4. 建立例項測試 Ingress

my-nginx.yaml配置檔案：

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: my-nginx
spec:
  selector:
    matchLabels:
      run: my-nginx
  replicas: 1
  template:
    metadata:
      labels:
        run: my-nginx
    spec:
      containers:
      - name: my-nginx
        image: nginx:latest
        resources:
          limits:
            memory: "128Mi"
            cpu: "500m"
        ports:
        - containerPort: 80
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx-service
spec:
  selector:
    run: my-nginx
  type: ClusterIP
  ports:
  - protocol: TCP
    port: 8080
    targetPort: 80
---
apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: Ingress
metadata:
  name: example-ingress
  annotations:
    nginx.ingress.kubernetes.io/rewrite-target: /$1
spec:
  rules:
    - host: test.ingress.com
      http:
        paths:
          - path: /
            pathType: Prefix
            backend:
              service:
                name: nginx-service
                port:
                  number: 8080

建立 Deployment、service、ingress：

[root@k8s-master ingress-nginx]# kubectl create -f my-nginx.yaml
deployment.apps/my-nginx created
service/nginx-service created
ingress.networking.k8s.io/example-ingress created

nginx-ingress-controller所在的節點與域名做好hosts繫結，訪問後端pod服務：


# 本文環境中nginx-ingress-controller容器排程到了master節點
[root@k8s-master ingress-nginx]# kubectl get pod -n ingress-nginx -o wide
NAME                      READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP    NODE         NOMINATED NODE   READINESS GATES
nginx-ingress-controller-7d4544b644-lmnkp   1/1 Running   0  24m   192.168.0.51   k8s-master   <none>   <none>

# 在其他節點上新增域名解析，域名指向nginx-ingress-controller所在節點的ip
[root@k8s-node1 ~]# cat /etc/hosts
127.0.0.1   localhost localhost.localdomain localhost4 localhost4.localdomain4
::1         localhost localhost.localdomain localhost6 localhost6.localdomain6
192.168.0.51 test.ingress.com

# curl測試
[root@k8s-node1 ~]# curl test.ingress.com
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<title>Welcome to nginx!</title>
<style>
html { color-scheme: light dark; }
body { width: 35em; margin: 0 auto;
font-family: Tahoma, Verdana, Arial, sans-serif; }
</style>
</head>
<body>
<h1>Welcome to nginx!</h1>
<p>If you see this page, the nginx web server is successfully installed and
working. Further configuration is required.</p>

<p>For online documentation and support please refer to
<a href="http://nginx.org/">nginx.org</a>.<br/>
Commercial support is available at
<a href="http://nginx.com/">nginx.com</a>.</p>

<p><em>Thank you for using nginx.</em></p>
</body>
</html>

5. 最佳化 Ingress-nginx部署

上述 Ingress部署為 Deployment 型別，可以最佳化改為 DaemonSet ，讓每個工作節點執行一個 ingress-controller，實現高可用部署，避免單點故障。

...
apiVersion: apps/v1
kind: DaemonSet
metadata:
  name: nginx-ingress-controller
  namespace: ingress-nginx
  labels:
    app.kubernetes.io/name: ingress-nginx
    app.kubernetes.io/part-of: ingress-nginx
spec:
  selector:
...

部署daemonset：

[root@k8s-master ingress-nginx]# kubectl get pod -n ingress-nginx
NAME                             READY   STATUS    RESTARTS   AGE
nginx-ingress-controller-9vckp   1/1     Running   0          2m48s
nginx-ingress-controller-j5dvr   1/1     Running   0          2m48s
nginx-ingress-controller-jndjr   1/1     Running   0          2m48s

備註：本文使用的k8s環境，master節點設定可排程業務容器。

改為高可用部署後，即可將域名test.ingress.com同時解析到各節點ip，達到高可用部署的目的。

6. 參考資料

倉庫地址：https://github.com/kubernetes/ingress-nginx
官網：https://kubernetes.github.io/ingress-nginx/
nginx官網介紹：https://www.nginx-cn.net/resources/glossary/kubernetes-ingress-controller/
文件：https://kubernetes.io/zh-cn/docs/concepts/services-networking/ingress/
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