云原生Kubernetes：对外服务之 Ingress

一、理论

1.Ingress

2.部署 nginx-ingress-controller(第一种方式)

3.部署 nginx-ingress-controller(第二种方式)

二、实验

1.部署 nginx-ingress-controller(第一种方式)

2.部署 nginx-ingress-controller(第二种方式)

三、问题

1.启动 nginx-ingress-controller报错

2.容器探针失败

3.生成pod报错

4.获取ingress失败

5.Ingress和Ingress Controller关系

四、总结

一、理论

1.Ingress

(1) 概念

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，默认端口范围只能是 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。

（2）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。

（3）控制器分类

1）Kubernetes Ingress Controller
http://github.com/kubernetes/ingress-nginx
实现：Go/Lua（nginx 是用 C 写的）
许可证：Apache 2.0
Kubernetes 的“官方”控制器（之所以称为官方，是想把它区别于 NGINX 公司的控制器）。这是社区开发的控制器，它基于 nginx Web 服务器，并补充了一组用于实现额外功能的 Lua 插件。
由于 NGINX 十分流行，再加上把它用作控制器时所需的修改较少，它对于 K8s 普通工程师来说，可能是最简单和最直接的选择。2）NGINX Ingress Controller
http://github.com/nginxinc/kubernetes-ingress
实现：Go
许可证：Apache 2.0
这是 NGINX 公司开发的官方产品，它也有一个基于 NGINX Plus 的商业版。NGINX 的控制器具有很高的稳定性、持续的向后兼容性，且没有任何第三方模块。
由于消除了 Lua 代码，和官方控制器相比，它保证了较高的速度，但也因此受到较大限制。相较之下，它的付费版本有更广泛的附加功能，如实时指标、JWT 验证、主动健康检查等。
NGINX Ingress 重要的优势是对 TCP/UDP 流量的全面支持，最主要缺点是缺乏流量分配功能。3）Kong Ingress
http://github.com/Kong/kubernetes-ingress-controller
实现：Go
许可证：Apache 2.0
Kong Ingress 由 Kong Inc 开发，有两个版本：商业版和免费版。它基于 NGINX 构建，并增加了扩展其功能的 Lua 模块。
最初，Kong Ingress 主要用作 API 网关，用于 API 请求的处理和路由。现在，它已经成为成熟的 Ingress 控制器，主要优点是拥有大量易于安装和配置的附加模块、插件（包括第三方插件）。它开启了控制器具备大量附加功能的先河，其内置函数也提供了许多可能性。Kong Ingress 配置是用 CRD 执行的。
Kong Ingress 的一个重要特性是它只能在一个环境中运行（而不支持跨命名空间）。这是一个颇有争议的话题：有些人认为这是一个缺点，因为必须为每个环境生成实例；而另一些人认为这是一个特殊特性，因为它是更高级别的隔离，控制器故障的影响仅限于其所在的环境。4）Traefik
http://github.com/containous/traefik
实现：Go
许可证：MIT
最初，这个代理是为微服务请求及其动态环境的路由而创建的，因此具有许多有用的功能：连续更新配置（不重新启动）、支持多种负载均衡算法、Web UI、指标导出、对各种服务的支持协议、REST API、Canary 版本等。
支持开箱即用的 Let’s Encrypt 是它的另一个不错的功能，但它的主要缺点也很明显，就是为了控制器的高可用性，你必须安装并连接其 Key-value store。
在 2019 年 9 月发布的 Traefik v2.0 中，虽然它增加许多不错的新功能，如带有 SNI 的 TCP/SSL、金丝雀部署、流量镜像/shadowing 和经过改进的 Web UI，但一些功能（如 WAF 支持）还在策划讨论中。
与新版本同期推出的还有一个名叫 Maesh 的服务网格，它建在 Traefik 之上。5）HAProxy Ingress
http://github.com/jcmoraisjr/haproxy-ingress
实现：Go（HAProxy 是用 C 写的）
许可证：Apache 2.0
HAProxy 是众所周知的代理服务器和负载均衡器。作为 Kubernetes 集群的一部分，它提供了“软”配置更新（无流量损失）、基于 DNS 的服务发现和通过 API 进行动态配置。 HAProxy 还支持完全自定义配置文件模板（通过替换 ConfigMap）以及在其中使用 Spring Boot 函数。
通常，工程师会把重点放在已消耗资源的高速、优化和效率上。而 HAProxy 的优点之一正是支持大量负载均衡算法。值得一提的是，在今年 6 月发布的 v2.0 中，HAProxy 增加了许多新功能，其即将推出的 v2.1 有望带来更多新功能（包括 OpenTracing 支持）。6）Voyager
http://github.com/appscode/voyager
实现：Go
许可证：Apache 2.0
Voyager 基于 HAProxy，并作为一个通用的解决方案提供给大量供应商。它最具代表性的功能包括 L7 和 L4 上的流量负载均衡，其中，TCP L4 流量负载均衡称得上是该解决方案最关键的功能之一。
在今年早些时候，尽管 Voyager 在 v9.0.0 中推出了对 HTTP/2 和 gRPC 协议的全面支持，但总的来看，对证书管理（Let’s Encrypt 证书）的支持仍是 Voyager 集成的最突出的新功能。7）Contour
http://github.com/heptio/contour
实现：Go
许可证：Apache 2.0
Contour 和 Envoy 由同一个作者开发，它基于 Envoy。它最特别的功能是可以通过 CRD（IngressRoute）管理 Ingress 资源，对于多团队需要同时使用一个集群的组织来说，这有助于保护相邻环境中的流量，使它们免受 Ingress 资源更改的影响。
它还提供了一组扩展的负载均衡算法（镜像、自动重复、限制请求率等），以及详细的流量和故障监控。对某些工程师而言，它不支持粘滞会话可能是一个严重缺陷。8）Istio Ingress
http://istio.io/docs/tasks/traffic-management/ingress
实现：Go
许可证：Apache 2.0
Istio 是 IBM、Google 和 Lyft 的联合开发项目，它是一个全面的服务网格解决方案——不仅可以管理所有传入的外部流量（作为 Ingress 控制器），还可以控制集群内部的所有流量。
Istio 将 Envoy 用作每种服务的辅助代理。从本质上讲，它是一个可以执行几乎所有操作的大型处理器，其中心思想是最大程度的控制、可扩展性、安全性和透明性。
通过 Istio Ingress，你可以对流量路由、服务之间的访问授权、均衡、监控、金丝雀发布等进行优化。9）Ambassador
http://github.com/datawire/ambassador
实现：Python
许可证：Apache 2.0
Ambassador 也是一个基于 Envoy 的解决方案，它有免费版和商业版两个版本。
Ambassador 被称为“Kubernetes 原生 API 微服务网关”，它与 K8s 原语紧密集成，拥有你所期望的从 Ingress controller 获得的功能包，它还可以与各种服务网格解决方案，如 Linkerd、Istio 等一起使用。
顺便提一下，Ambassador 博客日前发布了一份基准测试结果，比较了 Envoy、HAProxy 和 NGINX 的基础性能。10）Gloo
http://github.com/solo-io/gloo
实现：Go
许可证：Apache 2.0
Gloo 是在 Envoy 之上构建的新软件（于 2018 年 3 月发布），由于它的作者坚持认为“网关应该从功能而不是服务中构建 API”，它也被称为“功能网关”。其“功能级路由”的意思是它可以为后端实现是微服务、无服务器功能和遗留应用的混合应用路由流量。
由于拥有可插拔的体系结构，Gloo 提供了工程师期望的大部分功能，但是其中一些功能仅在其商业版本（Gloo Enterprise）中可用。11）Skipper
http://github.com/zalando/skipper
实现：Go
许可证：Apache 2.0
Skipper 是 HTTP 路由器和反向代理，因此不支持各种协议。从技术上讲，它使用 Endpoints API（而不是 Kubernetes Services）将流量路由到 Pod。它的优点在于其丰富的过滤器集所提供的高级 HTTP 路由功能，工程师可以借此创建、更新和删除所有 HTTP 数据。
Skipper 的路由规则可以在不停机的情况下更新。正如它的作者所述，Skipper 可以很好地与其他解决方案一起使用，比如 AWS ELB。

（4）工作原理

1）ingress-controller通过和 kubernetes APIServer 交互，动态的去感知集群中ingress规则变化，2）然后读取它，按照自定义的规则，规则就是写明了哪个域名对应哪个service，生成一段nginx配置，3）再写到nginx-ingress-controller的pod里，这个ingress-controller的pod里运行着一个Nginx服务，控制器会把生成的 nginx配置写入 /etc/nginx.conf文件中，4）然后reload一下使配置生效。以此达到域名区分配置和动态更新的作用。

（5）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。

（6）ingressClassName

ingressClassName 指定 IngressClass，用来指定选择的 Ingress Controller

host 主机名可以是精确匹配，或者使用通配符来匹配，但通配符仅覆盖一个 DNS 标签（例如 *.foo.com 不匹配 baz.bar.foo.com）。pathType 支持的路径类型有三种：

●Exact：精确匹配 URL 路径，且区分大小写。●Prefix：基于以 / 分隔的 URL 路径前缀匹配。匹配区分大小写。如果路径的最后一个元素是请求路径中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）。●ImplementationSpecific：对于这种路径类型，匹配方法取决于 IngressClass。具体实现可以将其作为单独的 pathType 处理或者与 Prefix 或 Exact 类型作相同处理。

（7）排错思路

2.部署 nginx-ingress-controller(第一种方式)

（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需要的资源。

（2）修改 ClusterRole 资源配置

vim mandatory.yaml
......
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1beta1
#RBAC相关资源从1.17版本开始改用rbac.authorization.k8s.io/v1，rbac.authorization.k8s.io/v1beta1在1.22版本即将弃用
kind: ClusterRole
metadata:name: nginx-ingress-clusterrolelabels:app.kubernetes.io/name: ingress-nginxapp.kubernetes.io/part-of: ingress-nginx
rules:- apiGroups:- ""resources:- configmaps- endpoints- nodes- pods- secretsverbs:- list- watch- apiGroups:- ""resources:- nodesverbs:- get- apiGroups:- ""resources:- servicesverbs:- get- list- watch- apiGroups:- "extensions"- "networking.k8s.io"# （0.25版本）增加 networking.k8s.io Ingress 资源的 api resources:- ingressesverbs:- get- list- watch- apiGroups:- ""resources:- eventsverbs:- create- patch- apiGroups:- "extensions"- "networking.k8s.io"# （0.25版本）增加 networking.k8s.io/v1 Ingress 资源的 api resources:- ingresses/statusverbs:- update

（3）指定 nginx-ingress-controller 运行在 node02 节点

采用方式：DaemonSet+HostNetwork+nodeSelector

kubectl label node node02 ingress=truekubectl get nodes --show-labels

（4）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# kind: Deployment
kind: DaemonSet
metadata:name: nginx-ingress-controllernamespace: ingress-nginxlabels:app.kubernetes.io/name: ingress-nginxapp.kubernetes.io/part-of: ingress-nginx
spec:
# 删除Replicas# replicas: 1selector:matchLabels:app.kubernetes.io/name: ingress-nginxapp.kubernetes.io/part-of: ingress-nginxtemplate:metadata:labels:app.kubernetes.io/name: ingress-nginxapp.kubernetes.io/part-of: ingress-nginxannotations:prometheus.io/port: "10254"prometheus.io/scrape: "true"spec:# 使用主机网络hostNetwork: true# 选择节点运行nodeSelector:ingress: "true"serviceAccountName: nginx-ingress-serviceaccount
......

（5）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

（6）启动 nginx-ingress-controller

kubectl apply -f mandatory.yaml#nginx-ingress-controller 已经运行 node02 节点
kubectl get pod -n ingress-nginx -o widekubectl get cm,daemonset -n ingress-nginx -o wide

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。

（7）创建 ingress 规则

创建一个 deploy 和 svc

vim service-nginx.yamlapiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:name: nginx-app
spec:replicas: 2selector:matchLabels:app: nginxtemplate:metadata:labels:app: nginxspec:containers:- name: nginximage: nginximagePullPolicy: IfNotPresentports:- containerPort: 80
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:name: nginx-app-svc
spec:type: ClusterIPports:- protocol: TCPport: 80targetPort: 80selector:app: nginx

创建 ingress

用的是方法二

#方法一：（extensions/v1beta1 Ingress 在1.22版本即将弃用）
vim ingress-app.yaml
apiVersion: extensions/v1beta1
kind: Ingress
metadata:name: nginx-app-ingress
spec:rules:- host: www.david.comhttp:paths:- path: /backend:serviceName: nginx-app-svcservicePort: 80#方法二：（1.14-1.18版本）
vim ingress-app.yaml	
apiVersion: networking.k8s.io/v1beta1
kind: Ingress
metadata:name: nginx-app-ingress
# namespace: ingress-nginx
spec:rules:- host: www.david.comhttp:paths:- path: /backend:serviceName: nginx-app-svcservicePort: 80#方法三：（1.19版本以上）
vim ingress-app.yaml	  
apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: Ingress
metadata:name: nginx-app-ingress
spec:rules:- host: www.david.comhttp:paths:- path: /pathType: Prefixbackend:service:name: nginx-app-svcport:number: 80

生成pod并查看信息

kubectl apply -f service-nginx.yamlkubectl apply -f ingress-app.yamlkubectl get podskubectl get ingress

（8）测试访问

地 host 添加域名解析

vim /etc/hosts
192.168.204.171 master
192.168.204.173 node01
192.168.204.175 node02
192.168.204.176 hub.david.com
192.168.204.177 stor01
192.168.204.175 www.david.com     #新增

回到master测试网页

curl www.david.com

(9) 查看 nginx-ingress-controller

kubectl get pod -n ingress-nginx -o widekubectl exec -it nginx-ingress-controller-wrs7f  -n ingress-nginx /bin/bash

kubectl get pod -n ingress-nginx -o widekubectl exec -it nginx-ingress-controller-p7tdq -n ingress-nginx /bin/bash

可以看到从 start server www.david.com 到 end server www.david.com 之间包含了此域名用于反向代理的配置

more /etc/nginx/nginx.conf
……## start server www.david.comserver {server_name www.david.com ;listen 80  ;listen 443  ssl http2 ;set $proxy_upstream_name "-";ssl_certificate_by_lua_block {certificate.call()}location / {set $namespace      "ingress-nginx";set $ingress_name   "nginx-app-ingress";set $service_name   "nginx-app-svc";set $service_port   "80";set $location_path  "/";rewrite_by_lua_block {lua_ingress.rewrite({force_ssl_redirect = false,ssl_redirect = true,force_no_ssl_redirect = false,use_port_in_redirects = false,})balancer.rewrite()plugins.run()}# be careful with `access_by_lua_block` and `satisfy any` directives as satisfy any# will always succeed when there's `access_by_lua_block` that does not have any lua code doing `ngx.exit(ngx.DECLINED)`# other authentication method such as basic auth or external auth useless - all requests will be allowed.#access_by_lua_block {#}header_filter_by_lua_block {lua_ingress.header()plugins.run()}body_filter_by_lua_block {}log_by_lua_block {balancer.log()monitor.call()plugins.run()}port_in_redirect off;set $balancer_ewma_score -1;set $proxy_upstream_name "ingress-nginx-nginx-app-svc-80";set $proxy_host          $proxy_upstream_name;set $pass_access_scheme  $scheme;set $pass_server_port    $server_port;set $best_http_host      $http_host;set $pass_port           $pass_server_port;set $proxy_alternative_upstream_name "";client_max_body_size                    1m;proxy_set_header Host                   $best_http_host;# Pass the extracted client certificate to the backend# Allow websocket connectionsproxy_set_header                        Upgrade           $http_upgrade;proxy_set_header                        Connection        $connection_upgrade;proxy_set_header X-Request-ID           $req_id;proxy_set_header X-Real-IP              $remote_addr;proxy_set_header X-Forwarded-For        $remote_addr;proxy_set_header X-Forwarded-Host       $best_http_host;proxy_set_header X-Forwarded-Port       $pass_port;proxy_set_header X-Forwarded-Proto      $pass_access_scheme;proxy_set_header X-Scheme               $pass_access_scheme;# Pass the original X-Forwarded-Forproxy_set_header X-Original-Forwarded-For $http_x_forwarded_for;# mitigate HTTPoxy Vulnerability# https://www.nginx.com/blog/mitigating-the-httpoxy-vulnerability-with-nginx/proxy_set_header Proxy                  "";# Custom headers to proxied serverproxy_connect_timeout                   5s;proxy_send_timeout                      60s;proxy_read_timeout                      60s;proxy_buffering                         off;proxy_buffer_size                       4k;proxy_buffers                           4 4k;proxy_max_temp_file_size                1024m;proxy_request_buffering                 on;proxy_http_version                      1.1;proxy_cookie_domain                     off;proxy_cookie_path                       off;# In case of errors try the next upstream server before returning an errorproxy_next_upstream                     error timeout;proxy_next_upstream_timeout             0;proxy_next_upstream_tries               3;proxy_pass http://upstream_balancer;proxy_redirect                          off;}}## end server www.david.com
……

3.部署 nginx-ingress-controller(第二种方式)

采用方式：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

mkdir -p /opt/ingress-nodeport
cd /opt/ingress-nodeporttar zxvf ingree.contro-0.30.0.tar.gz
docker load -i ingree.contro-0.30.0.tar

（3）启动 nginx-ingress-controller

kubectl apply -f mandatory.yaml
kubectl apply -f service-nodeport.yaml

（4）Ingress HTTP 代理访问

创建 deployment、Service、Ingress Yaml 资源

k8s v1.14-1.18版本

vim ingress-nginx.yaml apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:name: nginx-myapp
spec:replicas: 2selector:matchLabels:name: nginxtemplate:metadata:labels:name: nginxspec:containers:- name: nginximage: nginximagePullPolicy: IfNotPresentports:- containerPort: 80
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:name: nginx-svc
spec:ports:- port: 80targetPort: 80protocol: TCP selector:name: nginx
---
apiVersion: networking.k8s.io/v1beta1
kind: Ingress
metadata:name: nginx-test
spec:rules:- host: www.long.comhttp:paths:- path: /backend:serviceName: nginx-svcservicePort: 80

k8s v1.19版本以上：

vim ingress-nginx.yaml apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:name: nginx-myapp
spec:replicas: 2selector:matchLabels:name: nginxtemplate:metadata:labels:name: nginxspec:containers:- name: nginximage: nginximagePullPolicy: IfNotPresentports:- containerPort: 80
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:name: nginx-svc
spec:ports:- port: 80targetPort: 80protocol: TCPselector:name: nginx
---
apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: Ingress
metadata:name: nginx-test
spec:rules:- host: www.long.comhttp:paths:- path: /pathType: Prefixbackend:service: name: nginx-svcport:number: 80

kubectl get pods,svc -o wide

#进入容器1
[root@master ingress-nodeport]# kubectl exec -it pod/nginx-myapp-65d7b99f6b-jpv5p bash
root@nginx-myapp-65d7b99f6b-jpv5p:/# cd /usr/share/nginx/html/
root@nginx-myapp-65d7b99f6b-jpv5p:/usr/share/nginx/html# echo 'this is mao' >> index.html
root@nginx-myapp-65d7b99f6b-jpv5p:/usr/share/nginx/html# cat index.html
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<title>Welcome to nginx!</title>
<style>
html { color-scheme: light dark; }
body { width: 35em; margin: 0 auto;
font-family: Tahoma, Verdana, Arial, sans-serif; }
</style>
</head>
<body>
<h1>Welcome to nginx!</h1>
<p>If you see this page, the nginx web server is successfully installed and
working. Further configuration is required.</p><p>For online documentation and support please refer to
<a href="http://nginx.org/">nginx.org</a>.<br/>
Commercial support is available at
<a href="http://nginx.com/">nginx.com</a>.</p><p><em>Thank you for using nginx.</em></p>
</body>
</html>
this is mao
root@nginx-myapp-65d7b99f6b-jpv5p:/usr/share/nginx/html# exit
exit

#进入容器2
[root@master ingress-nodeport]# kubectl exec -it pod/nginx-myapp-65d7b99f6b-pwv2h  bash
root@nginx-myapp-65d7b99f6b-pwv2h:/# cd /usr/share/nginx/html/
root@nginx-myapp-65d7b99f6b-pwv2h:/usr/share/nginx/html# echo 'this is long' >> index.html
root@nginx-myapp-65d7b99f6b-pwv2h:/usr/share/nginx/html# cat index.html 
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<title>Welcome to nginx!</title>
<style>
html { color-scheme: light dark; }
body { width: 35em; margin: 0 auto;
font-family: Tahoma, Verdana, Arial, sans-serif; }
</style>
</head>
<body>
<h1>Welcome to nginx!</h1>
<p>If you see this page, the nginx web server is successfully installed and
working. Further configuration is required.</p><p>For online documentation and support please refer to
<a href="http://nginx.org/">nginx.org</a>.<br/>
Commercial support is available at
<a href="http://nginx.com/">nginx.com</a>.</p><p><em>Thank you for using nginx.</em></p>
</body>
</html>
this is long
root@nginx-myapp-65d7b99f6b-pwv2h:/usr/share/nginx/html# exit
exit
[root@master ingress-nodeport]#

（5）测试访问

curl 10.1.73.104kubectl get svc -n ingress-nginx

vim /etc/hosts
192.168.204.171 master
192.168.204.173 node01
192.168.204.175 node02
192.168.204.176 hub.david.com
192.168.204.177 stor01
#添加域名解析
192.168.204.173 www.long.com
192.168.204.175 www.long.com#外部访问
curl http://www.long.com:30778

(6) Ingress HTTP 代理访问虚拟主机

mkdir /opt/ingress-nodeport/vhost
cd /opt/ingress-nodeport/vhost#创建虚拟主机1资源
vim deployment1.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:name: deployment1
spec:replicas: 2selector:matchLabels:name: nginx1template:metadata:labels:name: nginx1spec:containers:- name: nginx1image: soscscs/myapp:v1imagePullPolicy: IfNotPresentports:- containerPort: 80
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:name: svc-1
spec:ports:- port: 80targetPort: 80protocol: TCPselector:name: nginx1kubectl apply -f deployment1.yaml

#创建虚拟主机2资源
vim deployment2.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:name: deployment2
spec:replicas: 2selector:matchLabels:name: nginx2template:metadata:labels:name: nginx2spec:containers:- name: nginx2image: soscscs/myapp:v2imagePullPolicy: IfNotPresentports:- containerPort: 80
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:name: svc-2
spec:ports:- port: 80targetPort: 80protocol: TCPselector:name: nginx2kubectl apply -f deployment2.yaml

k8s v1.14-1.18版本:

#创建ingress资源
vim ingress-nginx.yaml
apiVersion: networking.k8s.io/v1beta1
kind: Ingress
metadata:name: ingress1
spec:rules:- host: www1.mao.comhttp:paths:- path: /backend:serviceName: svc-1servicePort: 80
---
apiVersion: networking.k8s.io/v1beta1
kind: Ingress
metadata:name: ingress2
spec:rules:- host: www2.mao.comhttp:paths:- path: /backend:serviceName: svc-2servicePort: 80kubectl apply -f ingress-nginx.yaml

k8s v1.19版本以上：

#创建ingress资源
vim ingress-nginx.yaml
apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: Ingress
metadata:name: ingress1
spec:rules:- host: www1.mao.comhttp:paths:- path: /pathType: Prefixbackend:service: name: svc-1port:number: 80
---
apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: Ingress
metadata:name: ingress2
spec:rules:- host: www2.mao.comhttp:paths:- path: /pathType: Prefixbackend:service: name: svc-2port:number: 80kubectl apply -f ingress-nginx.yaml

(7) 测试访问

kubectl get svc -n ingress-nginx#做主机映射
vim /etc/hostscurl www1.david.com:31751curl www2.david.com:31751

(8) Ingress HTTPS 代理访问

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

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"

创建 secret 资源进行存储

kubectl create secret tls tls-secret --key tls.key --cert tls.crt
kubectl get secret
kubectl describe secret tls-secret

创建 deployment、Service、Ingress Yaml 资源

k8s v1.14-1.18版本

vim ingress-https.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:name: nginx-app
spec:replicas: 2selector:matchLabels:name: nginxtemplate:metadata:labels:name: nginxspec:containers:- name: nginximage: nginximagePullPolicy: IfNotPresentports:- containerPort: 80
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:name: nginx-svc
spec:ports:- port: 80targetPort: 80protocol: TCPselector:name: nginx
---
apiVersion: networking.k8s.io/v1beta1
kind: Ingress
metadata:name: nginx-https
spec:tls:- hosts:- www3.long.comsecretName: tls-secretrules:- host: www3.long.comhttp:paths:- path: /backend:serviceName: nginx-svcservicePort:80kubectl apply -f ingress-https.yaml

k8s v1.19版本以上：

vim ingress-https.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:name: nginx-app
spec:replicas: 2selector:matchLabels:name: nginxtemplate:metadata:labels:name: nginxspec:containers:- name: nginximage: nginximagePullPolicy: IfNotPresentports:- containerPort: 80
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:name: nginx-svc
spec:ports:- port: 80targetPort: 80protocol: TCPselector:name: nginx
---
apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: Ingress
metadata:name: nginx-https
spec:tls:- hosts:- www3.long.comsecretName: tls-secretrules:- host: www3.long.comhttp:paths:- path: /pathType: Prefixbackend:service: name: nginx-svcport:number: 80kubectl apply -f ingress-https.yaml

master添加域名

vim /etc/hosts192.168.204.171 master
192.168.204.173 node01
192.168.204.175 node02
192.168.204.176 hub.david.com
192.168.204.177 stor01
192.168.204.173 www.long.com
192.168.204.175 www.long.com
192.168.204.173 www1.mao.com
192.168.204.175 www2.mao.com
#新增下面域名
192.168.204.173 www3.long.com
192.168.204.175 www3.long.com

浏览器测试：

https://www3.long.com:32640/

(9) 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 mao			#认证文件名必须为 auth
kubectl create secret generic basic-auth --from-file=auth
kubectl get secrets
kubectl describe secrets basic-auth

创建 ingress 资源

k8s v1.14-1.18版本

vim ingress-auth.yaml
apiVersion: networking.k8s.io/v1beta1
kind: Ingress
metadata:name: ingress-authannotations:#设置认证类型basicnginx.ingress.kubernetes.io/auth-type: basic#设置secret资源名称basic-authnginx.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 - mao'
spec:rules:- host: auth.mao.comhttp:paths:- path: /backend:serviceName: nginx-svcservicePort: 80//具体详细设置方法可参考官网https://kubernetes.github.io/ingress-nginx/examples/auth/basic/

k8s v1.19版本以上：

vim ingress-auth.yaml
apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: Ingress
metadata:name: ingress-authannotations:#设置认证类型basicnginx.ingress.kubernetes.io/auth-type: basic#设置secret资源名称basic-authnginx.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 - mao'
spec:rules:- host: auth.mao.comhttp:paths:- path: /pathType: Prefixbackend:service: name: nginx-svcport:number: 80//具体详细设置方法可参考官网https://kubernetes.github.io/ingress-nginx/examples/auth/basic/

访问测试

kubectl apply -f ingress-auth.yaml
kubectl get svc -n ingress-nginx
echo'192.168.204.173 auth.mao.com' >> /etc/hosts
echo'192.168.204.175 auth.mao.com' >> /etc/hosts浏览器访问：http://auth.mao.com:30778
输入账户mao和密码

(10) Nginx 进行重写

metadata.annotations 配置说明

nginx.ingress.kubernetes.io/rewrite-target: <字符串> #必须重定向流量的目标URI
nginx.ingress.kubernetes.io/ssl-redirect: <布尔值> #指示位置部分是否仅可访问SSL(当Ingress包含证书时，默认为true)
nginx.ingress.kubernetes.io/force-ssl-redirect: <布尔值> #即使Ingress未启用TLS，也强制重定向到HTTPS
nginx.ingress.kubernetes.io/app-root: <字符串> #定义Controller必须重定向的应用程序根，如果它在'/'上下文中
nginx.ingress.kubernetes.io/use-regex: <布尔值> #指示Ingress上定义的路径是否使用正则表达式

编写ingress-rewrite.yaml

k8s v1.14-1.18版本

vim ingress-rewrite.yaml
apiVersion: networking.k8s.io/v1beta1
kind: Ingress
metadata:name: nginx-rewriteannotations:nginx.ingress.kubernetes.io/rewrite-target: http://www1.mao.com:30778
spec:rules:- host: re.mao.comhttp:paths:- path: /backend:#由于re.mao.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serviceName: nginx-svcservicePort: 80

k8s v1.19版本以上：

vim ingress-rewrite.yaml
apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: Ingress
metadata:name: nginx-rewriteannotations:nginx.ingress.kubernetes.io/rewrite-target: http://www1.mao.com:30778
spec:rules:- host: re.mao.comhttp:paths:- path: /pathType: Prefixbackend:#由于re.mao.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-svcport:number: 80

访问测试

kubectl apply -f ingress-rewrite.yaml
echo'192.168.204.173 re.mao.com' >> /etc/hosts
echo'192.168.204.175 re.mao.com' >> /etc/hosts浏览器访问：http://re.mao.com:30778

二、实验

1.部署 nginx-ingress-controller(第一种方式)

（1）部署ingress-controller pod及相关资源

（2）修改 ClusterRole 资源配置

（3）指定 nginx-ingress-controller 运行在 node02 节点

采用方式二：DaemonSet+HostNetwork+nodeSelector

（4）修改 Deployment 为 DaemonSet ，指定节点运行，并开启 hostNetwork 网络

再次修改配置文件

修改 kind为DaemonSet

注释 replicas: 1

使用主机网络hostNetwork: true

选择节点运行ingress: "true"

（5）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

（6）启动 nginx-ingress-controller

nginx-ingress-controller 已经运行 node02 节点

到 node02 节点查看

（7）创建 ingress 规则

创建一个 deploy 和 svc

创建 ingress

用的是方法二

k8s v1.14-1.18版本

k8s v1.19版本以上：

生成pod并查看信息

（8）测试访问

给node2节点的host 添加域名解析

回到master测试网页

(9) 查看 nginx-ingress-controller

可以看到从 start server www.david.com 到 end server www.david.com 之间包含了此域名用于反向代理的配置

2.部署 nginx-ingress-controller(第二种方式)

采用方式三：Deployment+NodePort模式的Service

（1）下载 nginx-ingress-controller 和 ingress-nginx 暴露端口配置文件

（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

node01

node02

（3）启动 nginx-ingress-controller

service-nodeport.yaml

（4）Ingress HTTP 代理访问

创建 deployment、Service、Ingress Yaml 资源

k8s v1.14-1.18版本

k8s v1.19版本以上：

生成资源

进入容器1

进入容器2

（5）测试访问

添加域名地址

测试网页，会轮巡显示

(6) Ingress HTTP 代理访问虚拟主机

创建虚拟主机1资源

创建虚拟主机2资源

创建ingress资源

k8s v1.14-1.18版本

k8s v1.19版本以上：

生成资源

(7) 测试访问

做主机映射

测试网页

(8) Ingress HTTPS 代理访问

创建ssl证书

创建 secret 资源进行存储

创建 deployment、Service、Ingress Yaml 资源

k8s v1.14-1.18版本:

k8s v1.19版本以上：

生成资源

浏览器测试

(9) Nginx 进行 BasicAuth

生成用户密码认证文件，创建 secret 资源进行存储

创建 ingress 资源

k8s v1.14-1.18版本:

k8s v1.19版本以上：

访问测试

添加域名

输入账号密码

访问

(10) Nginx 进行重写

编写ingress-rewrite.yaml

k8s v1.14-1.18版本:

k8s v1.19版本以上：

新增域名

访问测试

显示已重定向

三、问题

1.启动 nginx-ingress-controller报错

(1) 报错

（2）原因分析

配置文件错误

（3）解决方法

修改配置文件

修改前：

修改后：

成功：

2.容器探针失败

（1）报错

（2）原因分析

配置文件错误

（3）解决方法

修改配置文件

修改前：

修改后：

成功：

3.生成pod报错

（1）报错

（2）原因分析

查看 kubernetes 官方文档：https://kubernetes.io/blog/2019/07/18/api-deprecations-in-1-16/、https://kubernetes.io/blog/2021/07/26/update-with-ingress-nginx/ 和 ingress-nginx 官方文档: https://kubernetes.github.io/ingress-nginx/，其中有下面这两段话

kubernetes官网：

The v1.22 release will stop serving the following deprecated API versions in favor of newer and more stable API versions:Ingress in the extensions/v1beta1 API version will no longer be served
Migrate to use the networking.k8s.io/v1beta1 API version, available since v1.14. Existing persisted data can be retrieved/updated via the new version.

自从 Kubernetes v1.14 版本开始 Ingress 资源才被加入到 networking.k8s.io/v1beta1 这个v1beta1 版本中来，至于什么时候开始这个 networking.k8s.io/v1beta1 这个beta版本变成了稳定版本，可以看这里，也就是说到了 kubernetes v1.19 版本，Ingress 资源才被加入到 networking.k8s.io/v1 这个版本中来。
Ingress 在 k8s 各个版本中所处的 apiVersion 做一个归纳：

（3）解决方法

修改前：

修改后：

把yaml 文件中的 networking.k8s.io/v1 修改为 networking.k8s.io/v1beta1 ，又发生了如下的错误：

也就是说在这个 networking.k8s.io/v1beta1 这个 apiVersion 版本下，我们ingress 的yaml 里，有些 field 字段是不存在的，比如: service等

成功：

4.获取ingress失败

（1）报错

（2）原因分析

创建ingess指定了namespace

（3）解决方法

修改配置文件，删除namespace

修改前：

修改后：

成功：

5.Ingress和Ingress Controller关系

（1）Ingress

Ingress 就是定义路由规则：从集群外部-->集群内部的HTTP和HTTPS的路由规则。

（2）Ingress Controller

一方面：ingress controller正如其名一样是控制管理（control）ingress资源的一个应用，当在集群中（任意namespce下）部署了一个ingress，ingress controller会捕获到该ingress资源，然后根据一定规则配置到对应的内部组件上。其常用的内部组件是nginx。

另一方面，从nginx角度看，ingress controller也是一种反向代理，外部请求，通过ingress controller，获取集群中的ingress资源（通过kind:ingress配置），根据其url规则，转发到不同的service上（类比nginx和nginx.conf配置文件）。

四、总结

ingress是k8s集群的请求入口，可以理解为对多个service的再次抽象；

通常说的ingress一般包括ingress资源对象及ingress-controller两部分组成；

ingress-controller有多种实现，社区原生的是ingress-nginx，根据具体需求选择；

ingress自身的暴露有多种方式，需要根据基础环境及业务类型选择合适的方式。

ingress controller可以为外网用户访问K8S集群内部pod提供代理服务。

1）提供全局访问代理2）访问流程：用户–>ingress controller–>service–>pod

ingress-controller作用

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。Ingress Controller 的重大作用是将前端负载均衡器和 Kubernetes 完美地结合了起来，一方面在云、容器平台下方便配置的管理，另一方面实现了集群统一的流量入口，而不是像 nodePort 那样给集群打多个孔。

ingress部署

要使用 Ingress，得先部署 Ingress Controller 实体（相当于前端 Nginx），然后再创建 Ingress （相当于 Nginx 配置的 k8s 资源体现），Ingress Controller 部署好后会动态检测 Ingress 的创建情况生成相应配置。