前言

不知讀者是否還有印象 第九天的學習筆記中 我們介紹到的 Service 元件。Kubernetes 提供的 Service 能幫助在 Cluster 中運行的 Pod 能被外部服務存取。然而，每一個 Service 物件都需將指定對外的 port number 與 Node 上某個 port number 做 port mapping。這也代表，當 Service 越來越多時，我們就需要管理更多的 port number，也會使得維運上更加複雜。

而今天的學習筆記中，將介紹 Kubernetes 上的另一個設計元件，Ingress 。透過 Ingress 不但能使 Node 對外開放的 port 統一，結合 Ingress Controller 更能在 Kubernetes Cluster 中實現負載平衡 的功能。

今天的學習筆記內容如下：

• 介紹什麼是 Ingress
• 進階：在 minikube 上架設 Nginx Ingress Controller

小提醒：今天的程式碼都可以在 demo-ingress 找到

什麼是 Ingress

若將 Service 圖像化，可以看到當多個 Service 同時運行時，Node 都需要有相對應的 port number 去對應相每個 Service 的 port number，如下圖，

通常像 AWS 或是 GCP 這樣的雲端服務，每台機器都會配置屬於它自己的防火牆(firewall)。這也代表，不論新增、或是刪除 Service 物件，我們都必須額外調整防火牆的設定，端口(port)的管理也相對複雜。若是使用 Ingress ，我們只需開放一個對外的 port number，Ingress 可以在設定檔中設置不同的路徑，決定要將使用者的請求傳送到哪個 Service 物件

這樣的設計，除了讓運維者無需維護多個 port 或頻繁更改防火牆(firewall)外，可以自設條件的功能也使得請求的導向更加彈性。

藉由以下幾個範例，能讓我們更了解 Ingress 的具體功能有哪些，

Example 1：將不同路徑的請求對應到不同的 Service 物件

以 ingress-example-1.yaml 為例，

apiVersion: extensions/v1beta1
kind: Ingress
metadata:
  name: example-1
spec:
  rules:
  - http:
      paths:
      - path: /test
        backend:
          serviceName: test
          servicePort: 80

由上述 YAML 設定檔我們可以知道，

• 目前 Ingress 支援的 API 版本 是 extensions/v1beta1
• 該設定檔中設定了一個規則：Node 收到流量之後，判斷流量路徑，
  若是請求路徑為 /test 則該流量將導到名稱為 test 的 Service 物件

創建新 Ingress 物件的方式，與其他元件一樣，使用 kubectl create 指令：

$ kubectl create -f ./ingress-example-1.yaml
ingress "example-1" created

創建好用，用 kubectl get 查看

Example 2：將不同 domain name 的請求對應到不同的 Service 物件

以 ingress-example-2.yaml 為例，

apiVersion: extensions/v1beta1
kind: Ingress
metadata:
  name: example-2
spec:
  rules:
  - host: helloworld-v1.example.com
    http:
      paths:
      - path: /
        backend:
          serviceName: hellworld-v1
          servicePort: 80
  - host: helloworld-v2.example.com
    http:
      paths:
      - path: /
        backend:
          serviceName: helloworld-v2
          servicePort: 80

若是有多個 Domain Name 同時指向一台 Node 時，我們也可以透過這樣路徑的設置，將不同的 Domain Name 對應到不同的 Service 物件。

用 kubectl create 創建 example-2

$ kubectl create -f ./ingress-example-2.yaml
ingress "example-2" created

在與上圖比對可以發現，不同於 example-1 收到請求後若是路徑相符，會直接將請求導給 test 物件，example-2 會判斷該請求是送到哪個 Domain Name，再將該請求導到對應的 Service 物件。

Example 3：支援終止 SSL (SSL termination)

Ingress 也可以做到本地終止 SSL (SSL termination)。

首先，先透過 ingress-ssl-sceret.yaml ，將 SSL 憑證存入 Secret 物件，

apiVersion: v1
data:
  tls.crt: base64_encoded_cert
  tls.key: base64_encoded_key
kind: Secret
metadata:
  name: ssh-secret
  namespace: default
type: Opaque

創建好後，可以在 Ingress 物件中，透過 spec.tls 將該憑證掛載載 Ingress 底下，以 ingress-example-3.yaml 為例

apiVersion: extensions/v1beta1
kind: Ingress
metadata:
  name: example-3
spec:
  tls:
  - secretName: ssh-secret
  backend:
    serviceName: apiservice
    servicePort: 80

在對 Ingress，有些基礎了解後，以下將介紹 Ingress Controller。並透過在 minikube 上架設 Nginx Ingress Controller 的實作，來幫助讀者更暸解這兩者的應用。

在 minikube 上架設 Nginx Ingress Controller

Ingress 本身並沒有提供負載平衡的功能，還需要透過 Ingress Controller 來實現。Ingress Controller 目前主要支援兩種型別 GCE 與 Nginx，而今天我們將透過 Nginx Ingress Controller 在 Kubernetes Cluster 內部架設 load balancer。

負載平衡(Load Balancing)：**以往我們可以透過外部的資源，像是 AWS ELB 來實現，將流量分配給不同的機器。**而 Kubernetes 現在也提供了一個內部工具 Ingress Controller ，讓我們自己可以在 Kubernetes Cluster 中實現 Load Balancing 而無需透過外部資源。

創建 Hello World Application

我們用 helloworld-pod.yaml 來創建一個 helloworld-pod 的物件內容如下，

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: helloworld-pod
  labels:
    app: helloworld-pod
    tier: backend
spec:
  containers:
  - name: api-server
    image: zxcvbnius/docker-demo
    ports:
    - containerPort: 3000

這時再用 kubectl create 指令，

$ kubectl create -f ./helloworld-pod.yaml
pod "helloworld-pod" created

接著透過 helloworld-service 創建 helloworld-pod 相對應的 Service 物件，

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: helloworld-service
spec:
  ports:
  - port: 3000
    protocol: TCP
    targetPort: 3000
  selector:
    app: helloworld-pod

一樣用 kubectl create 產生一個新 Service 物件，

$ kubectl create -f ./helloworld-service.yaml
service "helloworld-service" created

用 kubectl get 查看目前的狀態

接著我們可以到 Nginx Ingress Controller 的 Github 上，進到 deploy 這個資料夾。只需要按照該資料夾的 README.md 上的步驟，即可建置完成。

Create ingress-nginx namespace

首先，創建一個名為 ingress-nginx 的 namespace。指令如下，

$ curl https://raw.githubusercontent.com/kubernetes\
>/ingress-nginx/master/deploy/namespace.yaml \
>| kubectl apply -f -

若是對 Namespace 還不熟悉的讀者也無需擔心，在 [Day 28] 如何在 k8s 管理不同的專案 - Namespaces 會在與讀者詳細介紹 Namespace 是什麼。

Create default backend

Kubernetes 官方提供我們一個 default-backend。當 Nginx Ingress Controller 找不到相對應的路徑時，一律回傳 default backend - 404

$ curl https://raw.githubusercontent.com/kubernetes\
>/ingress-nginx/master/deploy/default-backend.yaml \
>| kubectl apply -f -

Create ConfigMaps

接著在創建幾個所需的 ConfigMap，

$ curl https://raw.githubusercontent.com/kubernetes/ingress-nginx/master/deploy/configmap.yaml | kubectl apply -f -

$ curl https://raw.githubusercontent.com/kubernetes/ingress-nginx/master/deploy/tcp-services-configmap.yaml | kubectl apply -f -

$ curl https://raw.githubusercontent.com/kubernetes/ingress-nginx/master/deploy/udp-services-configmap.yaml | kubectl apply -f -

Create Nginx Ingress Controller

最後，創建一個 Nginx Ingress Controller

$ curl https://raw.githubusercontent.com/kubernetes\
>/ingress-nginx/master/deploy/without-rbac.yaml \
>| kubectl apply -f -

可以看到在官網提供的範例中，使用 Deployment 來確保 Ingress Controller 的運行狀態。

全部都設置好後，用 kubectl get 查看 我們剛剛所創建的物件

Create Helloworld Ingress

接著，我們還需一個 Ingress，helloworld-ingress.yaml 內容如下：

apiVersion: extensions/v1beta1
kind: Ingress
metadata:
  name: helloworld-ingress
  namespace: default
spec:
  rules:
  - host: helloworld.example.com
    http:
      paths:
      - backend:
          serviceName: helloworld-service
          servicePort: 3000

把 helloworld.example.com 收到的請求，都轉到 helloworld-service 上。

Enable on minikube

最後，若是在 minikube 上實作的讀者，不忘開啟 minikube 上 ingress 的功能

$ minikube addons enable ingress
ingress was successfully enabled

並且用 minikube ip 取得目前 minikube 的 IP address

$ minikube ip
192.168.99.100

設置本機端的 Host

最後，我們須將本機端發向 helloworld.example.com 的請求，都導到 minikube 上，指令如下：

$ sudo nano /etc/host

使用 MacOS 或 Linux 的讀者，都能在 /etc/host 這個檔案中找到，特定的 domain name 相對應的 ip adress。以下圖為例，

最後加上我們剛剛查訊到的 minikube ip 與 helloworld.example.com ，如此一來，當我們在本機上搜尋 helloworld.example.com 時，系統就會根據 /etc/host 的內容，將請求導到 minikube ip address。

Demo

在一切都設定完之後，可以打開瀏覽器輸入 http://helloworld.example.com/，可以看到網頁回傳 Hello World! 的字串，代表 helloworld-ingress 將流量成功導到 helloworld-pod，

如果讀者還沒忘的話，在架設 Nginx Ingress Controller 的時候，我們也創建了一個 default-backend 的物件。用來處理，當 Ingress Controller 找不到相對應的 Ingress Rule 時，會預設回傳 default backend - 404。如下圖：

在 Nginx Ingress Controller 的 Github 中，也有詳細介紹如何將 Ingress Controller 部署在 Azure，AWS，GCP 上，若有興趣的讀者不妨看一看囉。

總結

目前 Ingress Controller 仍存在一些 issues，若是想使用 Ingress Controller 取代外部資源的 Load balancing 的讀者，不妨先仔細看過 README.md 減少踩雷的痛苦唷。

Q&A

最後，歡迎大家給予建議與討論，如果能按個讚給些鼓勵也是很開心唷 ：）

參考連結

• Kubernetes 官網