k8s 对外服务之 ingress|ingress的对外暴露方式|ingress http，https代理|ingress nginx的认证，nginx重写

一 Ingress 简介

service的作用体现在两个方面，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；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。

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：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。
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，端口范围只能是 30000-32767。

●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。
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：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。

●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。

二 Ingress 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。

三 ingress 暴露服务的方式

●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

●方式二：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。

●方式三：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。

四 部署 nginx-ingress-controller

1、部署ingress-controller pod及相关资源
mkdir /opt/ingress
cd /opt/ingress

官方下载地址：
wget https://raw.githubusercontent.com/kubernetes/ingress-nginx/nginx-0.25.0/deploy/static/mandatory.yaml

上面可能无法下载，可用国内的 gitee
wget https://gitee.com/mirrors/ingress-nginx/raw/nginx-0.25.0/deploy/static/mandatory.yaml
wget https://gitee.com/mirrors/ingress-nginx/raw/nginx-0.30.0/deploy/static/mandatory.yaml


#mandatory.yaml文件中包含了很多资源的创建，包括namespace、ConfigMap、role，ServiceAccount等等所有部署ingress-controller需要

4.1 修改 ClusterRole 资源配置

vim mandatory.yaml


86 行 102行添加 
  
- "networking.k8s.io"  （0.25版本）增加 networking.k8s.io/v1 Ingress 资源的 api

请添加图片描述

4.2 DaemonSet+HostNetwork+nodeSelector


1  指定 nginx-ingress-controller 运行在 node02 节点
kubectl label node node02 ingress=true

kubectl get nodes --show-labels

2  修改 Deployment 为 DaemonSet ，指定节点运行，并开启 hostNetwork 网络
vim mandatory.yaml
...
apiVersion: apps/v1   
# 修改 kind                         #第191行左右修改
# kind: Deployment
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:
# 删除Replicas              #第200行左右修改
# 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:                          # 第214行左右添加 
      hostNetwork: true   # 使用主机网络
       nodeSelector:   # 选择节点运行
        ingress: "true"
      serviceAccountName: nginx-ingress-serviceaccount
......

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在所有 node 节点上传 nginx-ingress-controller 镜像压缩包 ingree.contro.tar.gz 到 /opt/ingress 目录，并解压和加载镜像
cd /opt/ingress
tar zxvf ingree.contro.tar.gz
docker load -i ingree.contro.tar

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1启动 nginx-ingress-controller

kubectl  apply -f mandatory.yaml 

2  nginx-ingress-controller 已经运行 node02 节点
kubectl get pod -n ingress-nginx -o wide

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到 node02 节点查看
netstat -lntp | grep nginx

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。

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4.3 创建 ingress 规则


1 创建一个 deploy 和 svc
vim service-nginx.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx-app
spec:
  replicas: 2
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
        - name: nginx
          image: nginx
          imagePullPolicy: IfNotPresent
          ports:
            - containerPort: 80
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx-app-svc
spec:
  type: ClusterIP
  ports:
  - protocol: TCP
    port: 80
    targetPort: 80
  selector:
    app: nginx


2  创建 ingress

vim ingress-app.yaml
apiVersion: extensions/v1beta1
kind: Ingress
metadata:
  name: nginx-app-ingress
spec:
  rules:
  - host: www.kgc.com
    http:
      paths:
      - path: /
        backend:
          serviceName: nginx-app-svc
          servicePort: 80


3 kubectl apply -f service-nginx.yaml
4 kubectl apply -f ingress-app.yaml
5 kubectl get pods
6 kubectl get ingress

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4.4 测试访问

1 本地 host 添加域名解析
vim /etc/hosts
192.168.10.10 master
192.168.10.20 node01
192.168.10.30 node02
192.168.10.30 www.kgc.com


2 curl www.kgc.com

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4.5 查看 nginx-ingress-controller

kubectl get pod -n ingress-nginx -o wide

kubectl exec -it nginx-ingress-controller-7w22l -n ingress-nginx /bin/bash

# more /etc/nginx/nginx.conf
//可以看到从 start server www.kgc.com 到 end server www.kgc.com 之间包含了此域名用于反向代理的配置

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五 Deployment+NodePort模式的Service

1、下载 nginx-ingress-controller 和 ingress-nginx 暴露端口配置文件
mkdir /opt/ingress-nodeport
cd /opt/ingress-nodeport

官方下载地址：
wget https://raw.githubusercontent.com/kubernetes/ingress-nginx/nginx-0.30.0/deploy/static/mandatory.yaml
wget https://raw.githubusercontent.com/kubernetes/ingress-nginx/nginx-0.30.0/deploy/static/provider/baremetal/service-nodeport.yaml

国内 gitee 资源地址：
wget https://gitee.com/mirrors/ingress-nginx/raw/nginx-0.30.0/deploy/static/mandatory.yaml
wget https://gitee.com/mirrors/ingress-nginx/raw/nginx-0.30.0/deploy/static/provider/baremetal/service-nodeport.yaml


2、在所有 node 节点上传镜像包 ingress-controller-0.30.0.tar 到 /opt/ingress-nodeport 目录，并加载镜像
docker load -i ingress-controller-0.30.0.tar

3、启动 nginx-ingress-controller
kubectl apply -f mandatory.yaml
kubectl apply -f service-nodeport.yaml

4 kubectl get pod,svc -n ingress-nginx

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Ingress HTTP 代理访问

cd /opt/ingress-nodeport

1 #创建 deployment、Service、Ingress Yaml 资源
vim ingress-nginx.yaml 
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx-app
spec:
  replicas: 2
  selector:
    matchLabels:
      name: nginx
  template:
    metadata:
      labels:
        name: nginx
    spec:
      containers:
        - name: nginx
          image: nginx
          imagePullPolicy: IfNotPresent
          ports:
            - containerPort: 80
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx-svc
spec:
  ports:
    - port: 80
      targetPort: 80
      protocol: TCP
  selector:
    name: nginx
---
apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: Ingress
metadata:
  name: nginx-test
spec:
  rules:
  - host: www.boa.com
    http:
      paths:
      - path: /
        pathType: Prefix
        backend:
          service: 
            name: nginx-svc
            port:
              number: 80


2 kubectl apply -f ingress-nginx.yaml

3 kubectl get svc,pods -o wide

4 kubectl exec -it pod/nginx-app-...bash

# cd /usr/share/nginx/html/
 # echo 'this is web1' >> index.html 

5 kubectl exec -it pod/nginx-app-... bash
 # cd /usr/share/nginx/html/
 # echo 'this is web2' >> index.html

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 测试访问
 curl 10.96.131.116  

外部访问
curl www.boa.com:30325

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Ingress HTTP 代理访问虚拟主机

1  mkdir /opt/ingress-nodeport/vhost
2  cd /opt/ingress-nodeport/vhost

#创建虚拟主机1资源
3  vim deployment1.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: deployment1
spec:
  replicas: 2
  selector:
    matchLabels:
      name: nginx1
  template:
    metadata:
      labels:
        name: nginx1
    spec:
      containers:
        - name: nginx1
          image: soscscs/myapp:v1
          imagePullPolicy: IfNotPresent
          ports:
            - containerPort: 80
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: svc-1
spec:
  ports:
    - port: 80
      targetPort: 80
      protocol: TCP
  selector:
    name: nginx1
	
	
kubectl apply -f deployment1.yaml

#创建虚拟主机2资源
4  vim deployment2.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: deployment2
spec:
  replicas: 2
  selector:
    matchLabels:
      name: nginx2
  template:
    metadata:
      labels:
        name: nginx2
    spec:
      containers:
        - name: nginx2
          image: soscscs/myapp:v2
          imagePullPolicy: IfNotPresent
          ports:
            - containerPort: 80
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: svc-2
spec:
  ports:
    - port: 80
      targetPort: 80
      protocol: TCP
  selector:
    name: nginx2
	
	
kubectl apply -f deployment2.yaml

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1 创建ingress资源
vim ingress-nginx.yaml
apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: Ingress
metadata:
  name: ingress1
spec:
  rules:
    - host: www1.kgc.com
      http:
        paths:
        - path: /
          pathType: Prefix
          backend:
            service: 
              name: svc-1
              port:
                number: 80
---
apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: Ingress
metadata:
  name: ingress2
spec:
  rules:
    - host: www2.kgc.com
      http:
        paths:
        - path: /
          pathType: Prefix
          backend:
            service: 
              name: svc-2
              port:
                number: 80


2 kubectl apply -f ingress-nginx.yaml

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测试访问
kubectl get svc -n ingress-nginx
 
curl www1.kgc.com:30325
curl www2.kgc.com:30325

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Ingress HTTPS 代理访问

1 mkdir /opt/ingress-nodeport/https
2  cd /opt/ingress-nodeport/https

3  创建ssl证书
openssl req -x509 -sha256 -nodes -days 365 -newkey rsa:2048 -keyout tls.key -out tls.crt -subj "/CN=nginxsvc/O=nginxsvc"

4  创建 secret 资源进行存储
kubectl create secret tls tls-secret --key tls.key --cert tls.crt

5 kubectl get secret


6 kubectl describe secret tls-secret

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 创建 deployment、Service、Ingress Yaml 资源
vim ingress-https.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx-app
spec:
  replicas: 2
  selector:
    matchLabels:
      name: nginx
  template:
    metadata:
      labels:
        name: nginx
    spec:
      containers:
        - name: nginx
          image: nginx
          imagePullPolicy: IfNotPresent
          ports:
            - containerPort: 80
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx-svc
spec:
  ports:
    - port: 80
      targetPort: 80
      protocol: TCP
  selector:
    name: nginx
---
apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: Ingress
metadata:
  name: nginx-https
spec:
  tls:
    - hosts:
      - www3.kgc.com
      secretName: tls-secret
  rules:
    - host: www3.kgc.com
      http:
        paths:
        - path: /
          pathType: Prefix
          backend:
            service: 
              name: nginx-svc
              port:
                number: 80


5 kubectl apply -f ingress-https.yaml

6 kubectl get svc -n ingress-nginx

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Nginx 进行 BasicAuth

mkdir /opt/ingress-nodeport/basic-auth
cd　/opt/ingress-nodeport/basic-auth

#生成用户密码认证文件，创建 secret 资源进行存储
yum -y install httpd
htpasswd -c auth boa		#认证文件名必须为 auth
kubectl create secret generic basic-auth --from-file=auth

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#创建 ingress 资源
vim ingress-auth.yaml
apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: Ingress
metadata:
  name: ingress-auth
  annotations:
    #设置认证类型basic
    nginx.ingress.kubernetes.io/auth-type: basic
	#设置secret资源名称basic-auth
    nginx.ingress.kubernetes.io/auth-secret: basic-auth
	#设置认证窗口提示信息
    nginx.ingress.kubernetes.io/auth-realm: 'Authentication Required - zhangsan'
spec:
  rules:
  - host: auth.kgc.com
    http:
      paths:
      - path: /
        pathType: Prefix
        backend:
          service: 
            name: nginx-svc
            port:
              number: 80
//具体详细设置方法可参考官网https://kubernetes.github.io/ingress-nginx/examples/auth/basic/

kubectl apply -f ingress-auth.yaml

kubectl get svc -n ingress-nginx

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浏览器访问：http://auth.kgc.com:30325

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nginx的重写

vim ingress-rewrite.yaml
apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: Ingress
metadata:
  name: nginx-rewrite
  annotations:
    nginx.ingress.kubernetes.io/rewrite-target: http://www1.kgc.com:30325
spec:
  rules:
  - host: re.kgc.com
    http:
      paths:
      - path: /
        pathType: Prefix
        backend:
		  #由于re.kgc.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
          service: 
            name: nginx-svc
            port:
              number: 80


kubectl apply -f ingress-rewrite.yaml

echo '192.168.10.10 re.kgc.com' >> /etc/hosts

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宿主浏览器访问：http://re.kgc.com:30325

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# kubernetes # nginx # http
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