nginx-ingress详解

一、ingress概述

1、概述

Kubernetes是一个拥有强大故障恢复功能的集群，当pod挂掉时，集群会重新创建一个pod出来，但是pod的IP也会随之发生变化，为了应对这种情况，引入了service，通过service的标签匹配，来进行后端的pod服务发现，并提供传输层的负载均衡。然后我们再通过service的nodeport模式将端口映射到宿主机，这样我们就完成了集群内的服务对外暴漏。

但是如果我们想配置基于http的负载均衡，怎么办呢？可能会想到，再部署一个nginx的pod，以daemonset的形式运行在集群内，绑定宿主机的80端口，后端直接配置对应的serivce就可以了，

但是当后端有新的服务的时候，就需要更新nginx pod的配置文件，会比较麻烦。这个时候，ingress就出现了。ingress就是原来你需要修改nginx配置文件，现在把它做成了一个ingress对象，可以通过yaml的形式进行创建，ingress controller的功能就是与apiesrver交互，发现ingress配置文件的变化，生成nginx可以理解的配置，在写到nginx 的配置文件中
在这里插入图片描述

2、功能

  • 将Kubernetes内部的服务暴漏出去
  • 提供基于http层的流量负载均衡（基于主机头或者URL）
  • 提供TLS/SSL加密

ingress是通过service的服务发现功能来发现后端的pod，然后流量直接发给pod，而不经由service，所以要比nodeport的方式网络损耗更小。

3、核心概念

  • host：未指定 host，因此该规则适用于通过指定 IP 地址的所有入站 HTTP 通信。 如果提供了 host（例如 foo.bar.com），则 rules 适用于该 host
  • rules：用于定义当前Ingress资源的转发规则列表；由rules定义规则，或没有匹配到规则时，所有的流量会转发到由backend定义的默认后端。
  • backend：默认的后端用于服务那些没有匹配到任何规则的请求；定义Ingress资源时，必须要定义backend或rules两者之一，该字段用于让负载均衡器指定一个全局默认的后端。
  • tls：TLS配置，目前仅支持通过默认端口443提供服务，如果要配置指定的列表成员指向不同的主机，则需要通过SNI TLS扩展机制来支持该功能。

4、nginx-ingress工作原理

  1. ingress-controller通过和API server交互，动态的获取ingress的规则变化
  2. 当ingress发生变化时，按照固定格式生成nginxi可以识别的前后端配置文件
  3. 再将这段配置文件，写入到 ingress-controller中的nginx服务中，在reload一下，使配置文件生效

二、nginx-ingress使用

1、安装

官网地址：https://kubernetes.github.io/ingress-nginx/deploy/

#以yaml形式进行部署
kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/kubernetes/ingress-nginx/controller-v1.8.2/deploy/static/provider/baremetal/deploy.yaml

#helm进行部署
helm upgrade --install ingress-nginx ingress-nginx \
  --repo https://kubernetes.github.io/ingress-nginx \
  --namespace ingress-nginx --create-namespace

2、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+nodeSelect

用DaemonSet结合nodeSelect把pod部署到固定节点上，再通过HostNetWork直接讲pod与宿主机的的网络打通，直接使用宿主机的80/443端口进行访问，这种方式整个请求链路更简单，性能相比较NodePort的方式更好，缺点是一个主机只能部署一个pod。

方式三：Deployment+NodePort模式的Service

用Deployment部署ingress-controller，创建一个 type为NodePort的service，这样就会暴露在集群节点的特定端口上面，由于NodePort暴露的端口不是80/443端口，一般前端还会加一个负载均衡，或者把域名解析到node节点的公网ip上。由于多了一层nat转发性能会不如方式二

3、基于主机名作负载均衡

注意：通配符匹配要求http host头部字段与通配符规则中的后缀部分相同。（例如：*.foo.com 匹配 bar.foo.com, 但不匹配 bar.bar.foo.com）

apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: Ingress
metadata:
  name: ingress-wildcard-host
  annotations:
    kubernetes.io/ingress.class: "nginx" ##指定Ingress Controller的类型
    nginx.ingress.kubernetes.io/use-regex: "true" ##指定后面rules定义的path可以使用正则表达式
    nginx.ingress.kubernetes.io/proxy-connect-timeout: "600" ##连接超时时间,默认为5s
    nginx.ingress.kubernetes.io/proxy-send-timeout: "600" ##后端服务器回转数据超时时间,默认为60s
    nginx.ingress.kubernetes.io/proxy-read-timeout: "600" ##后端服务器响应超时时间,默认为60s
    nginx.ingress.kubernetes.io/proxy-body-size: "10m" ##客户端上传文件，最大大小，默认为20m
    #nginx.ingress.kubernetes.io/rewrite-target: / ##URL重写
    nginx.ingress.kubernetes.io/app-root: /index.html
spec:
  rules:
  - host: "foo.bar.com"
    http:
      paths:
      - pathType: Prefix
        path: "/bar"
        backend:
          service:
            name: service1
            port:
              number: 80
  - host: "*.foo.com"
    http:
      paths:
      - pathType: Prefix
        path: "/foo"
        backend:
          service:
            name: service2
            port:
              number: 80

4、基于URL做负载均衡

注意：如果路径的最后一个元素是请求路径中的最后一个元素的子字符串，则不会匹配，（例如：/foo/bar 匹配 /foo/bar/baz, 但不匹配 /foo/barbaz）

apiVersion: networking.k8s.io/v1beta1
kind: Ingress
metadata:
  name: nginx-web
  annotations:
    kubernetes.io/ingress.class: "nginx" ##指定Ingress Controller的类型
    nginx.ingress.kubernetes.io/use-regex: "true" ##指定后面rules定义的path可以使用正则表达式
    nginx.ingress.kubernetes.io/proxy-connect-timeout: "600" ##连接超时时间,默认为5s
    nginx.ingress.kubernetes.io/proxy-send-timeout: "600" ##后端服务器回转数据超时时间,默认为60s
    nginx.ingress.kubernetes.io/proxy-read-timeout: "600" ##后端服务器响应超时时间,默认为60s
    nginx.ingress.kubernetes.io/proxy-body-size: "10m" ##客户端上传文件，最大大小，默认为20m
    #nginx.ingress.kubernetes.io/rewrite-target: / ##URL重写
    nginx.ingress.kubernetes.io/app-root: /index.html
spec:
  rules:
  - host: www.jiege.com
    http:
      paths:
      - path: /app1
        backend:
          serviceName: magedu-tomcat-app1-service
          servicePort: 80
      - path: /app2
        backend:
          serviceName: magedu-tomcat-app2-service
          servicePort: 80

5、配置TLS加密

可以将证书先配置为secrt类型来做保护，ingress只支持单个TLS端口443

apiVersion: networking.k8s.io/v1beta1
kind: Ingress
metadata:
  name: nginx-web
spec:
  rules:
  - host: www.jiege.com
    http:
      paths:
      - path: /app1
        backend:
          serviceName: magedu-tomcat-app1-service
          servicePort: 80
      - path: /app2
        backend:
          serviceName: magedu-tomcat-app2-service
          servicePort: 80

注意：默认规则上无法使用TLS，因为需要向所有可能的子域名发放证书，因此，TLS字段中，hosts的值需要与rules字段中hosts完全匹配。

示例：

apiVersion: networking.k8s.io/v1beta1
kind: Ingress
metadata:
  name: nginx-web
  namespace: magedu
  annotations:
    kubernetes.io/ingress.class: "nginx" ##指定Ingress Controller的类型
    nginx.ingress.kubernetes.io/ssl-redirect: 'true' ##开启重定向
spec:
  tls:
  - hosts:
    - www.jiege.com
    secretName: tls-secret 
  - hosts:
    - mobile.jiege.com
    secretName: mobile-tls-secret 
  rules:
  - host: www.jiege.com
    http:
      paths:
      - path: /
        backend:
          serviceName: magedu-tomcat-app1-service
          servicePort: 80
  - host: mobile.jiege.com
    http:
      paths:
      - path: /
        backend:
          serviceName: magedu-tomcat-app2-service
          servicePort: 80

6、Annotations注解

注解用来配置当前ingress资源实例中的Nginx虚拟主机相关的配置，也就是通过Annotations来开启一些nginx功能

示例

注解类型功能描述
nginx.ingress.kubernetes.io/enable-access-logtrue 或 false对当前虚拟主机设置是否启用访问日志，默认为真
nginx.ingress.kubernetes.io/client-body-buffer-sizestring同 Nginx 配置指令 client_body_buffer_size
nginx.ingress.kubernetes.io/use-regextrue 或 false是否对当前虚拟主机的 Nginx 指令 location 使用正则方式进行路径匹配，默认值为 false
nginx.ingress.kubernetes.io/custom-http-errors[]int根据响应码状态定义为错误状态并跳转到设置的默认后端
nginx.ingress.kubernetes.io/default-backendstring自定义默认后端的资源对象 Service 名称，当客户端的请求没有匹配的 Nginx 规则或响应错误时，将被转发到默认后端
nginx.ingress.kubernetes.io/permanent-redirectstring设置永久重定向的目标地址
nginx.ingress.kubernetes.io/permanent-redirect-codenumber自定义永久重定向的响应码，默认为 301
nginx.ingress.kubernetes.io/rewrite-targetURI同 Nginx 配置指令 rewrite
nginx.ingress.kubernetes.io/limit-ratenumber访问流量速度限制，同 Nginx 配置指令 limit_rate
nginx.ingress.kubernetes.io/limit-connectionsnumber节并发连接数限制，同 Nginx 配置指令 limit_conn
nginx.ingress.kubernetes.io/enable-global-authtrue 或 false如果 ConfigMap 的 global-auth-url 被设置，Nginx 会将所有的请求重定向到提供身份验证的 URL，默认为 true
nginx.ingress.kubernetes.io/service-upstreamtrue 或 false默认 Nginx 以 Service 中 Pod 的 IP 和端口为 Upstream 中的成员列表，该参数为 true 时，将以 Service 的 ClusterIP 和端口为被代理入口，该功能避免了因 Pod 漂移带来的 Upstream 的配置变化
nginx.ingress.kubernetes.io/backend-protocolНТТР 或 HTTPS 或 GRPC 或 GRPCS 或 AJP 或 FCGI设置代理后端服务器的代理协议类型，默认为 HTTP
nginx.ingress.kubernetes.io/load-balanceround_robin 或 ewma设置负载均衡算法，基于 balancer_by_lua 模块实现，支持轮询和 Peak EWMA 两种负载算法

参看链接：

https://www.weixueyuan.net/a/884.html

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