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提升CKA认证成功率：Kubernetes Ingress七层代理全攻略！

 6 months ago
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neoserver,ios ssh client

一、Ingress介绍

Ingress是Kubernetes中负责将外部请求引导到集群内部服务的机制，通过将服务映射到集群外的URL，实现服务的外部可访问性。Ingress支持配置集群内的Service，使其可以通过外部URL访问，同时提供流量负载均衡和基于域名的虚拟主机等功能。

简单理解Ingress就是将原本需要手动修改Nginx配置、配置域名与服务映射的繁琐步骤，抽象成一个Ingress对象。通过使用YAML文件创建和更新Ingress对象，我们不再需要手动操作Nginx配置文件，而是通过更方便的方式管理域名与服务的关系。

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然而，这引发了一个问题：“Nginx应该如何处理这些变化？”这时候，Ingress Controller登场，专门解决Nginx处理方式的问题。Ingress Controller与Kubernetes API进行交互，实时感知集群中Ingress规则的变化。一旦有变化，Ingress Controller会读取这些规则，并根据自己的模板生成相应的Nginx配置。随后，它将这段配置写入Nginx Pod，最后触发Nginx的重载操作，确保配置的生效。

通过Ingress和Ingress Controller的配合，我们在管理外部访问时变得更加灵活和便捷，摆脱了手动修改Nginx配置的烦恼，让我们能够更专注于服务与域名的映射关系，提升了Kubernetes集群的可维护性。

1.Ingress Controller介绍

Ingress Controller是一种七层负载均衡调度器，它作为客户端请求的第一站，接收并处理所有外部请求。在这个七层负载均衡调度器的作用下，请求会经过反向代理，最终被路由到后端的Pod。常见的七层负载均衡器包括nginx、traefik等。以我们熟悉的nginx为例，当请求到达nginx时，nginx会通过upstream配置反向代理到后端Pod应用。

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Ingress Controller

然而，后端Pod的IP地址是动态变化的，为了解决这个问题，我们引入了Service。这个Service并非实际的服务，而是起到了对后端Pod的分组作用。因此，在配置upstream时，我们只需要填写Service的地址即可，而不需要关心后端Pod的具体IP地址。

通过这样的设计，Ingress Controller能够灵活处理后端Pod的变化，保证请求能够正确地路由到集群中的服务。这种模式使得我们能够更方便地管理后端服务的变化，而不必担心Pod的IP地址的不断变化所带来的问题。

2.Ingress资源

一个最小的 Ingress 资源示例：

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:/testpath
        pathType:Prefix
        backend:
          service:
            name:test
            port:
              number:80

Ingress 需要指定 apiVersion、kind、 metadata和 spec 字段。Ingress 对象的命名必须是合法的 DNS 子域名名称[1]。

3.Ingress Controller代理k8s内部应用的流程

  • 部署Ingress controller，我们ingress controller使用的是nginx
  • 创建Pod应用，可以通过控制器创建pod
  • 创建Service，用来分组pod
  • 创建Ingress http，测试通过http访问应用
  • 创建Ingress https，测试通过https访问应用

必须具有 ingress 控制器,才能满足 Ingress 的要求。仅创建 Ingress 资源无效。

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Ingress

(1) 部署ingress-nginx

这里同样使用killercoda平台进行测试，该平台部署的是最新版V1.29.0的K8S环境。

46af33f6912557335956705f41608aabee4405.png

由于该环境没有部署Ingress。以下通过部署ingress-nginx[2]为例。通过查阅ingress-nginx官方，了解V1.29.0对应的是Ingress-NGINX 的V1.10.0或v1.9.6。如下：

56c358e4206c4ec85fb47763cb315b5047053c.png

Ingress-NGINX的版本列表

通过执行如下命令部署Ingress-NGINX 的V1.10.0。

kubectl apply -f \
https://raw.githubusercontent.com/kubernetes/ingress-nginx/controller-v1.10.0/deploy/static/provider/cloud/deploy.yaml

执行完上述命令，输出如下结果：

b20dd6c163a8e09cd84066802179d496dc5240.png

通过如下命令查看部署情况：


controlplane $ kubectl get pod -n ingress-nginx
NAME                                        READY   STATUS      RESTARTS   AGE
ingress-nginx-admission-create-d69wp        0/1     Completed   0          102s
ingress-nginx-admission-patch-hkv66         0/1     Completed   0          102s
ingress-nginx-controller-7dcdbcff84-gfqcs   1/1     Running     0          102s
controlplane $ kubectl get svc  -n ingress-nginx
NAME                                 TYPE           CLUSTER-IP       EXTERNAL-IP   PORT(S)                      AGE
ingress-nginx-controller             LoadBalancer   10.98.23.38      <pending>     80:30770/TCP,443:31444/TCP   3m57s
ingress-nginx-controller-admission   ClusterIP      10.102.219.183   <none>        443/TCP                      3m57s

(2) 部署后端tomcat服务

通过部署tomcat服务测试Ingress HTTP代理k8s内部站点，编写如下资源清单：

apiVersion:v1
kind:Service
metadata:
  name:tomcat
  namespace:default
spec:
  selector:
    app:tomcat
    release:canary
  ports:
    -name:scport
      targetPort:8080
      port:8009
---
apiVersion:apps/v1
kind:Deployment
metadata:
  name:tomcat-deploy
  namespace:default
spec:
  replicas:2
  selector:
    matchLabels:
      app:tomcat
      release:canary
  template:
    metadata:
      labels:
        app:tomcat
        release:canary
    spec:
      containers:
        -name:tomcat
          image:tomcat:8.5.34-jre8-alpine
          imagePullPolicy:IfNotPresent
          ports:
            -name:containerport
              containerPort:8080
              name:ajp
              containerPort:8009

查看pod是否部署成功：

controlplane $ kubectl apply -f ingress-demo.yaml 
service/tomcat created
deployment.apps/tomcat-deploy created
controlplane $ kubectl get pod      
NAME                             READY   STATUS    RESTARTS   AGE
tomcat-deploy-7c67c4d459-5s859   1/1     Running   0          11m
tomcat-deploy-7c67c4d459-bvp2k   1/1     Running   0          11m

(3) 编写Ingress规则

apiVersion:networking.k8s.io/v1
kind:Ingress
metadata:
  name:ingress-myapp
  namespace:default
  annotations:
    nginx.ingress.kubernetes.io/rewrite-target:/
spec:
  ingressClassName:nginx
  rules:# 定义后端的转发规则
   -host:tomcat.test.com# 通过域名进行转发
     http:
       paths:
         -path:/#配置访问路径，如果通过url进行转发。需要修改，空的默认访问路径是"/"
           pathType:Prefix
           backend:# 配置后端服务
             service:
               name:tomcat# 配置关联的serverce
               port:
                 number:8080# service暴露的端口

ingressClassName：这个值可以通过kubectl get ingressclasses。

查看ingress-myapp的详细信息：

controlplane $ kubectl apply  -f ingress-myapp.yaml 
ingress.networking.k8s.io/ingress-myapp created
controlplane $ kubectl get ingress
NAME            CLASS   HOSTS             ADDRESS   PORTS   AGE
ingress-myapp   nginx   tomcat.test.com             80      8s
controlplane $ kubectl describe ingress ingress-myapp 
Name:             ingress-myapp
Labels:           <none>
Namespace:        default
Address:          
Ingress Class:    nginx
Default backend:  <default>
Rules:
  Host             Path  Backends
  ----             ----  --------
  tomcat.test.com  
                   /   tomcat:8080 ()
Annotations:       nginx.ingress.kubernetes.io/rewrite-target: /
Events:
  Type    Reason  Age   From                      Message
  ----    ------  ----  ----                      -------
  Normal  Sync    62s   nginx-ingress-controller  Scheduled for sync

查看ingress-nginx部署到那个节点上，如下图：

14e2a0a0287ca85d120361b64904aa6f0d6ab9.png

通上图可知ingress-nginx部署到node1上，并且SVC方式是通过LoadBalancer方式部署。如果，要访问到这个后端tomcat服务，需要做域名的解析。如下：

...省略..
172.30.2.2 tomcat.test.com

正常访问如下:

42b55ba531dde72a0c4760b45b8fa73d67041d.png

4.CKA真题

(1) 真题截图

f54b16c498faf1124b75947000b8596ed8e047.png

(2) 中文解析

切换 k8s 集群环境：kubectl config use-context k8s

Task:

如下创建一个新的 nginx lngress资源：

名称：pong Namespace：ing-internal

使用服务端口 5678 在路径 /hi 上公开服务hi

可以使用以下命令检查服务 hi 的可用性，该命令应返回 hi, curl -kL/hi

(3) 官方参考文档

Ingress[3]

(4) 解题作答

切换 k8s 集群环境：

kubectl config use-context k8s

创建一个名为pong.yaml。资源内容如下：

apiVersion:networking.k8s.io/v1
kind:Ingress
metadata:
  name:pong
  namespace:ing-internal
  annotations:
    nginx.ingress.kubernetes.io/rewrite-target:/
spec:
  ingressClassName:nginx-example
  rules:
  -http:
      paths:
      -path:/hi
        pathType:Prefix
        backend:
          service:
            name:hi
            port:
              number:5678
  • ingressClassName的值，建议在考试的时候通过kubectl get ingressclasses
  • service.name的值，题目中没有告诉，建议在考试时候可以通过kubectl get svc 查看

提交资源清单：

kubectl apply -f pong.yaml

通过curl -kL<INTERNAL_IP>/hi验证，看是否返回hi。

参考资料：

  • [1]DNS 子域名名称: https://kubernetes.io/zh-cn/docs/concepts/overview/working-with-objects/names#dns-subdomain-names
  • [2]ingress-nginx: https://github.com/kubernetes/ingress-nginx
  • [3]Ingress: https://kubernetes.io/zh-cn/docs/concepts/services-networking/ingress/

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