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2022 iThome 鐵人賽
DAY 9
3
DevOps

從異世界歸來發現只剩自己不會 Kubernetes系列 第 9 篇

從異世界歸來的第九天 - Kubernetes 老大哥 - 路由守護神 Ingress

14th鐵人賽 從異世界歸來 kubernetes k8s ingress
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概述

在前兩天的 Kubernetes 三兄弟 - 實戰做一個 Service (二) 我們介紹了 Service 這個元件，並且在利用他讓集群中的 Pod 可以被外部的我們存取。然而每個物件都需要指定對外的 port number 以及 Node 上的 port mapping ，這就代表 愈多的 Service 就要管理愈多的 port number ，而且現在任何的網站上面如果還需要加上 port number 實用性實在大打折扣。

什麼是 Ingress？

Ingress 可以幫我們統一對外的 port number ，並且根據 hostname 或是 pathname 決定請求要轉發到哪個 Service 上成為更上層的 LoadBalancer ，並且 Kubernetes Ingress 會統一打開 http 的 80 port 以及 https 的 443 port，解決剛才提到的 port number 紊亂不一的問題。

https://ithelp.ithome.com.tw/upload/images/20220909/201495626AeXVmPUtc.png

Ingress 作用

Ingress 負責的事情主要被定義為下面幾項：

  • 將不同路徑的請求對應到各自的 Service（give services externally-reachable urls ）：只要透過設定好的 hostname 跟 pathname 就可以觸及到對應的 Services 進而存取其對應的 Pods。
  • 流量的負載均衡（load balance traffic）：例如負載均衡算法、後端權重方案等。
  • 支持 SSL Termination：支援 https 的傳輸層安全協定並且擔任起解密的責任，使 Service 與 Pod 之間的溝通都是以無加密方式傳輸，得以正常傳輸資料。
  • 支持虛擬網域設定（offer name based virtual hosting）：Ingress 提供我們在同個 IP 下設定自己的虛擬網域，也就是我們前面提到的 hostname 。

安裝 Ingress

在本地的 docker-desktop 上我們只需要運行下列設定檔，Kubernetes 就會幫我們建立一個 ingress-nginx 的 namespace，並且運行起相關服務：

kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/kubernetes/ingress-nginx/controller-v1.2.1/deploy/static/provider/cloud/deploy.yaml

------------------------------
namespace/ingress-nginx unchanged
serviceaccount/ingress-nginx configured
serviceaccount/ingress-nginx-admission configured
role.rbac.authorization.k8s.io/ingress-nginx configured
role.rbac.authorization.k8s.io/ingress-nginx-admission configured
clusterrole.rbac.authorization.k8s.io/ingress-nginx configured
clusterrole.rbac.authorization.k8s.io/ingress-nginx-admission configured
rolebinding.rbac.authorization.k8s.io/ingress-nginx configured
rolebinding.rbac.authorization.k8s.io/ingress-nginx-admission configured
clusterrolebinding.rbac.authorization.k8s.io/ingress-nginx configured
clusterrolebinding.rbac.authorization.k8s.io/ingress-nginx-admission configured
configmap/ingress-nginx-controller configured
service/ingress-nginx-controller created
service/ingress-nginx-controller-admission created
deployment.apps/ingress-nginx-controller created
job.batch/ingress-nginx-admission-create created
job.batch/ingress-nginx-admission-patch created
ingressclass.networking.k8s.io/nginx configured
validatingwebhookconfiguration.admissionregistration.k8s.io/ingress-nginx-admission configured

檢查是否成功運作：

kubectl get all -n ingress-nginx

------------------------------
NAME                                            READY   STATUS      RESTARTS   AGE                                                      
pod/ingress-nginx-admission-create-rf8cl        0/1     Completed   0          7m4s
pod/ingress-nginx-admission-patch-mzmc8         0/1     Completed   0          7m4s
pod/ingress-nginx-controller-778667bc4b-twt6n   1/1     Running     0          7m4s

NAME                                         TYPE           CLUSTER-IP       EXTERNAL-IP   PORT(S)                      AGE
service/ingress-nginx-controller             LoadBalancer   10.105.184.158   localhost     80:30205/TCP,443:31820/TCP   7m5s
service/ingress-nginx-controller-admission   ClusterIP      10.106.69.252    <none>        443/TCP                      7m4s

NAME                                       READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
deployment.apps/ingress-nginx-controller   1/1     1            1           7m4s

NAME                                                  DESIRED   CURRENT   READY   AGE
replicaset.apps/ingress-nginx-controller-778667bc4b   1         1         1       7m4s

NAME                                       COMPLETIONS   DURATION   AGE
job.batch/ingress-nginx-admission-create   1/1           5s         7m4s
job.batch/ingress-nginx-admission-patch    1/1           5s         7m4s

實際練習

關於 Ingress 的實際應用，官方有提供幾種方式讓我們用 URL 控制並連接到我們指定的服務。

1. 單一 Service

現有的 Kubernetes 允許我們直接暴露 單一個 Service 。現在我們依然可以透過 ingress 的 defaultBackend 辦到這件事，代表規範條件以外的流量通通都會遵守 defaultBackend 規則分配到對應服務。

準備相關設定檔：

// deployment.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: foo-deployment
  labels:
    type: demo
spec:
  replicas: 2
  selector:
    matchLabels:
      type: demo
  template:
    metadata:
      labels:
        type: demo
    spec:
      containers:
        - name: foo
          image: mikehsu0618/foo
          ports:
            - containerPort: 8080

// service.yaml
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: my-service
spec:
  selector:
    type: demo
  type: NodePort // 這裡我們將能直接暴露端口的 `Loadbalancer` 改成 `NodePort`
  ports:
    - protocol: TCP
      port: 8000
      targetPort: 8080
      nodePort: 30390

// ingress.yaml
apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: Ingress
metadata:
  name: my-ingress
spec:
  ingressClassName: nginx
  defaultBackend:
    service:
      name: my-service
      port:
        number: 8000

在上面的 ingress.yaml 我們設定了 defaultBackend 讓所有流量都預設導到 my-service 中的 8000 port，形成了一條從 loadbalancer → services → pods 的路徑。

執行以上設定檔：

kubectl apply -f deployment.yaml,service.yaml,ingress.yaml
----------------------------

deployment.apps/foo-deployment unchanged
service/my-service unchanged
ingress.networking.k8s.io/my-ingress unchanged

查看服務狀況：

kubectl get all
----------------------------

NAME                                  READY   STATUS    RESTARTS   AGE
pod/foo-deployment-6bbf665b47-6769n   1/1     Running   0          41m
pod/foo-deployment-6bbf665b47-96khw   1/1     Running   0          41m

NAME                 TYPE        CLUSTER-IP     EXTERNAL-IP   PORT(S)          AGE
service/kubernetes   ClusterIP   10.96.0.1      <none>        443/TCP          27d
service/my-service   NodePort    10.108.203.7   <none>        8000:30390/TCP   41m

NAME                             READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
deployment.apps/foo-deployment   2/2     2            2           41m

NAME                                        DESIRED   CURRENT   READY   AGE
replicaset.apps/foo-deployment-6bbf665b47   2         2         2       41m

查看 Ingress ：

kubectl get ingress
----------------------------

NAME         CLASS   HOSTS   ADDRESS     PORTS   AGE
my-ingress   nginx   *       localhost   80      42m

成功將啟動了一個 localhost:80 的負載均衡器～

實際測試：

curl localhost
----------------------------

{"data":"Hello foo"}

2. Simple Fanout and Visual hosting

一個 fanout 可以根據請求的 URL 將來自同一個 IP 地址的流量轉到到多個 Service。並且實現以下配置：

https://ithelp.ithome.com.tw/upload/images/20220909/20149562cKcYfu1xsc.png

準備相關設定檔：

// deployment.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: foo-deployment
  labels:
    type: foo-demo
spec:
  replicas: 2
  selector:
    matchLabels:
      type: foo-demo
  template:
    metadata:
      labels:
        type: foo-demo
    spec:
      containers:
        - name: foo
          image: mikehsu0618/foo
          ports:
            - containerPort: 8080
---
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: bar-deployment
  labels:
    type: bar-demo
spec:
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      type: bar-demo
  template:
    metadata:
      labels:
        type: bar-demo
    spec:
      containers:
        - name: bar
          image: mikehsu0618/bar
          ports:
            - containerPort: 8080

// service.yaml
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: foo-service
spec:
  type: NodePort
  selector:
    type: foo-demo
  ports:
    - protocol: TCP
      port: 8000
      targetPort: 8080
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: bar-service
spec:
  type: NodePort
  selector:
    type: bar-demo
  ports:
    - protocol: TCP
      port: 8000
      targetPort: 8080

// ingress.yaml
apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: Ingress
metadata:
  name: my-ingress
spec:
  ingressClassName: nginx
  rules:
    - host: foo.com
      http:
        paths:
          - path: /
            pathType: Prefix
            backend:
              service:
                name: foo-service
                port:
                  number: 8000
    - host: bar.com
      http:
        paths:
          - path: /
            pathType: Prefix
            backend:
              service:
                name: bar-service
                port:
                  number: 8000

可以在上面的設定檔看到我們用 ingress 產生出的 virsual hosting 並且使不同的網域對應到不同的 Service ，實現預期的 fanout 效果。

讓我們運行以上設定檔：

kubectl apply -f deployment.yaml,service.yaml,ingress.yaml

deployment.apps/foo-deployment configured
deployment.apps/bar-deployment configured
service/foo-service configured
service/bar-service configured
ingress.networking.k8s.io/my-ingress configured

查看 ingress 詳細資訊：

kubectl describe ingress my-ingress
----------------------------

Name:             my-ingress                     
Labels:           <none>
Namespace:        default
Address:          localhost
Ingress Class:    nginx
Default backend:  <default>
Rules:
  Host        Path  Backends
  ----        ----  --------
  foo.com     
              /   foo-service:8000 (10.1.1.169:8080,10.1.1.170:8080)
  bar.com     
              /   bar-service:8000 (10.1.1.168:8080)
Annotations:  <none>
Events:
  Type    Reason  Age                  From                      Message
  ----    ------  ----                 ----                      -------
  Normal  Sync    7m35s (x4 over 15m)  nginx-ingress-controller  Scheduled for sync

Ingress 已經成功的替我們架起了 foo.com bar.com 兩個虛擬網域，並幫我們把服務連接到對應的 Service 上～

因為我們是在本地上架起虛擬網域的，所以我們需要讓以上兩個網域反向代理到本地 127.0.0.1 上，所以我們這時必須去調整 /etc/hosts 檔本地才能順利吃到路徑請求：

sudo vim /etc/hosts

// 在檔案中插入以下需要映射的網域
127.0.0.1 foo.com
127.0.0.1 bar.com

// 在鍵盤中手動輸入下列字元來儲存！
:wq!

接著來實際測試：

curl http://foo.com
{"data":"Hello foo"}

curl http://bar.com
{"data":"Hello bar"}

大功告成！

結論

感謝願意看到這裡的同鞋們，到這裡我們可以說是已經初窺 Kubernetes 的門徑，熟悉 docker 的人已經有能力可以在本地 run 起自己想要的服務，並且配置 URL 路徑實現負載均衡。說說我自己的收穫，因為接觸了 Kubernetes 讓我開始學習思考如何實現一套微服務系統，他的出現對我這個之前總是在寫單體式應用的小廢廢來說，對分佈式架構有個更清晰的輪廓並且深深著迷，還有太多東西可以學習了，就讓我們繼續堅持下去吧。

狂賀₍₍ ◝(　ﾟ∀ ﾟ )◟ ⁾⁾♪

千呼萬喚始出來！鐵人賽系列「從異世界歸來發現只剩自己不會 Kubernetes」同名改編作品出版了！
感謝所有交流指教的各路英雄，也感謝願意點閱文章的各位，如果能幫助到任何人都將會是我的榮幸。

本書內容改編自第 14 屆 iThome 鐵人賽 DevOps 組的優選系列文章《從異世界歸來發現只剩自己不會 Kubernetes》。此書是一本綜合性的指南，針對想要探索認識 Kubernetes 的技術人員而生。無論是初涉此領域的新手，還是已有深厚經驗的資深工程師，本書都能提供你所需的知識和技能。

「這本書不僅提供了豐富的範例程式碼和操作指南，讓身為工程師的我們能實際操作來加深認知；更重要的是，它教會我如何從後端工程師的角度去思考和應用 Kubernetes。從容器的生命週期、資源管理到部署管理，每一章都與我們的日常開發工作息息相關。」
──── 雷N │ 後端工程師 / iThome 鐵人賽戰友

天瓏連結: 從異世界歸來發現只剩自己不會 Kubernetes：初心者進入雲端世界的實戰攻略！
https://ithelp.ithome.com.tw/upload/images/20231030/201495629BWPC1wajW.png

相關文章：

相關程式碼同時收錄在：
https://github.com/MikeHsu0618/2022-ithelp/tree/master/Day9

Reference

Kubernetes Documentation-ingress

[Kubernetes] Resource Object 概觀

Kubernetes 那些事 — Ingress 篇（一）


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從異世界歸來發現只剩自己不會 Kubernetes 共 30 篇
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    從異世界歸來的第二六天 - Kubernetes AutoScaling(二) - Horizontal Pod Autoscaler
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HoiDam
iT邦新手 5 級 ‧ 2022-09-19 14:33:58

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