Kubernetes(Nginx Ingress实践)

发表于 2019-07-27 分类于 Kubernetes 阅读次数：本文字数： 7.2k 阅读时长 ≈ 7 分钟

kubernetes集群内的服务, 在集群外是无法访问的, 想访问的话, 必须通过一种方式将请求代理进集群内部, ingress就是最为常用的手段, ingress也有许多开源方案,这里以ingress-nginx为例.Nginx Ingress 也是本人最常用集群外对访问方式.

首先会将nginx ingress部署到集群中，然后会聊了聊它的使用方式.

原理

Nginx ingress 本质上就是nginx+Lua, 所以使用过nginx的，其实对它的原理一看就明白.

首先看一下Nginx 的反向代理模式

在 k8s 系统中，后端服务的变化是十分频繁的，单纯依靠人工来更新nginx 的配置文件几乎不可能，nginx-ingress 由此应运而生。Nginx-ingress 通过监视 k8s 的资源状态变化实现对 nginx 配置文件的自动更新

同样一看便知，对于使用nginx ingress来说，知道它是怎么样的工作方式感觉就可以了，源码之类的其实没必要过多去解读.

总结 : Ingress-nginx分为3部分:

nginx-ingress-controller: 通过与 Kubernetes API 交互，动态的去感知集群中 Ingress 规则变化，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，再写到 Nginx-ingress-control的 Pod 里，这个 Ingress Contronler 的pod里面运行着一个nginx服务，控制器会把生成的nginx配置写入/etc/nginx.conf文件中，然后 reload 一下使用配置生效。以此来达到动态更新问题

Nginx: 反向代理服务

Ingress: ingress资源对象

部署

DaemonSet

apiVersion: extensions/v1beta1
kind: DaemonSet
metadata:
  labels:
    app: ingress-nginx
  name: nginx-ingress-controller
  namespace: ingress-nginx
spec:
  revisionHistoryLimit: 10
  selector:
    matchLabels:
      app: ingress-nginx
  template:
    metadata:
      annotations:
        prometheus.io/port: "10254"
        prometheus.io/scrape: "true"
      labels:
        app: ingress-nginx
    spec:
      affinity:
        nodeAffinity:
          requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
            nodeSelectorTerms:
            - matchExpressions:
              - key: beta.kubernetes.io/os
                operator: NotIn
                values:
                - windows
      containers:
      - args:
        - /nginx-ingress-controller
        - --default-backend-service=$(POD_NAMESPACE)/default-http-backend
        - --configmap=$(POD_NAMESPACE)/nginx-configuration
        - --tcp-services-configmap=$(POD_NAMESPACE)/tcp-services
        - --udp-services-configmap=$(POD_NAMESPACE)/udp-services
        - --annotations-prefix=nginx.ingress.kubernetes.io
        env:
        - name: POD_NAME
          valueFrom:
            fieldRef:
              apiVersion: v1
              fieldPath: metadata.name
        - name: POD_NAMESPACE
          valueFrom:
            fieldRef:
              apiVersion: v1
              fieldPath: metadata.namespace
        image: rancher/nginx-ingress-controller:0.21.0-rancher3
        imagePullPolicy: IfNotPresent
        livenessProbe:
          failureThreshold: 3
          httpGet:
            path: /healthz
            port: 10254
            scheme: HTTP
          initialDelaySeconds: 10
          periodSeconds: 10
          successThreshold: 1
          timeoutSeconds: 1
        name: nginx-ingress-controller
        ports:
        - containerPort: 80
          hostPort: 80
          name: http
          protocol: TCP
        - containerPort: 443
          hostPort: 443
          name: https
          protocol: TCP
        readinessProbe:
          failureThreshold: 3
          httpGet:
            path: /healthz
            port: 10254
            scheme: HTTP
          periodSeconds: 10
          successThreshold: 1
          timeoutSeconds: 1
        volumeMounts:
        - mountPath: /etc/localtime
          name: host-time
          readOnly: true
      dnsPolicy: ClusterFirst
      hostNetwork: true
      serviceAccount: nginx-ingress-serviceaccount
      serviceAccountName: nginx-ingress-serviceaccount
      terminationGracePeriodSeconds: 30
      volumes:
      - hostPath:
          path: /etc/localtime
        name: host-time

Default http backend

在新版的nginx ingress中，强制需要部署一个默认的后端, 用于处理无法匹配上的请求，就是一个nginx即可.

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  labels:
    app: default-http-backend
  name: default-http-backend
  namespace: ingress-nginx
spec:
  ports:
  - port: 80
    protocol: TCP
    targetPort: 8080
  selector:
    app: default-http-backend
  sessionAffinity: None
  type: ClusterIP
---
apiVersion: extensions/v1beta1
kind: Deployment
metadata:
  annotations:
  labels:
    app: default-http-backend
  name: default-http-backend
  namespace: ingress-nginx
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: default-http-backend
  template:
    metadata:
      labels:
        app: default-http-backend
    spec:
      containers:
      - image: rancher/nginx-ingress-controller-defaultbackend:1.4-rancher1
        imagePullPolicy: IfNotPresent
        livenessProbe:
          failureThreshold: 3
          httpGet:
            path: /healthz
            port: 8080
            scheme: HTTP
          initialDelaySeconds: 30
          periodSeconds: 10
          successThreshold: 1
          timeoutSeconds: 5
        name: default-http-backend
        ports:
        - containerPort: 8080
          protocol: TCP
        resources:
          limits:
            cpu: 10m
            memory: 20Mi
          requests:
            cpu: 10m
            memory: 20Mi

Ingress Rule

apiVersion: extensions/v1beta1
kind: Ingress
metadata:
  name: fxxk
  namespace: default
spec:
  rules:
  - host: fxxk.com # 1. 指定绑定的域名
    http:
      paths:
      - backend:
          serviceName: auth # 3. 则转发到这个service的8082端口
          servicePort: 8082
        path: /fxxk # 2. 如果匹配到该条规则
      - backend:
          serviceName: auth2
          servicePort: 8899
        path: /client/v1

规则使用还是比较清晰的, 一看就明白, ingress支持很多个域名, 最终都会转换成nginx里的server的标准配置.

最后将上述资源apply 到集群中即可.

支持TCP/UDP

其实在Nginx 1.9之后的版本就已经支持了TCP转发了, 因此Nginx Ingress默认也是可以直接使用TCP转发的, 使用了Nginx Ingress这么久，从来都没有关注过这个点

查看了官方文档，使用也比较简单

首先，需要在nginx ingress controller 的daemonset中容器的启动参数增加对TCP/UDP的配置

spec:  
  containers:
  - args:
    - /nginx-ingress-controller
    - --default-backend-service=$(POD_NAMESPACE)/default-http-backend
    - --configmap=$(POD_NAMESPACE)/nginx-configuration
    - --tcp-services-configmap=$(POD_NAMESPACE)/tcp-services
    - --udp-services-configmap=$(POD_NAMESPACE)/udp-services
    - --annotations-prefix=nginx.ingress.kubernetes.io

--tcp-services-configmap 指定包含tcp的规则的cm， tcp-services这个名字也可以自定义，具体格式下面再说

--udp-services-configmap指定包含udp的规则的cm

当然，这个configmap可以在其它的namespace下, 比如放在 default的话，则是defalt/tcp-services

来看一下这个tcp-services的cm的内容，非常简单:

apiVersion: v1
data:
  "9000": clickhouse-operator/clickhouse-1box:9000
  # "9001": clickhouse-operator/clickhouse-1box:9001 # 可以同时暴露多个tcp端口
kind: ConfigMap
metadata:
  name: tcp-services
  namespace: ingress-nginx

要关注的只有data字段，格式为: out_port: namespaces/svc_name:port, 即out_port为需要对外暴露的tcp端口, 这个例子表示，需要对外暴露9000端口，通过9000端口进来的TCP请求请转发到ns: clickhouse-operator下的svc: clickhouse-1box的9000端口上

总共就需要这2步，就能够实现对外接收tcp请求了，是不是非常方便.

最后来看看在nginx pod中生成的配置，其实就是转换成了nginx 的stram

# 省略...
# TCP services
server {
        preread_by_lua_block {
                ngx.var.proxy_upstream_name="tcp-clickhouse-operator-clickhouse-1box-9000";
        }

        listen                  9000;

        proxy_timeout           600s;
        proxy_pass              upstream_balancer;

}

# UDP services

Annotation/Configmap

nginx本身强大的原因之一在于它的很多参数都是可以设置的, 在nginx ingress中也是如此，通过增加configmap及annotation可以自定义非常多的选项, 甚至可以使用自定义模板

比如: 我需要自定义nginx的日志，或者调整一些参数配置，那么就可以使用一个nginx-config的cm, 然后在daemonset中指定使用这个cm即可.

apiVersion: v1
data:
  client-body-buffer-size: 10m
  error-log-level: error
  http-redirect-code: "301"
  log-format-upstream: '{"time": "$time_iso8601", "remote_addr": "$proxy_protocol_addr",
    "x-forward-for": "$proxy_add_x_forwarded_for", "request_id": "$request_id", "remote_user":
    "$remote_user", "bytes_sent": $bytes_sent, "request_time": $request_time, "status":
    $status, "vhost": "$host", "request_proto": "$server_protocol", "path": "$uri",
    "request_query": "$args", "request_length": $request_length, "request_method":
    "$request_method", "http_referrer": "$http_referer", "http_user_agent": "$http_user_agent"
    }'
  proxy-body-size: 10m
kind: ConfigMap
metadata:
  labels:
    app: ingress-nginx
  name: nginx-configuration
  namespace: ingress-nginx

其它的一些常用配置可参考以下:

annotations列表

configmap列表

问题

controller启动时提示以下提示:

解决:

nginx-ingress-controller的daemonset中的启动命令中指定了ingress-class, 所以需要相对应

所以最好不要指定ingress-class, 不然以后想增加的时候都会需要与这个对应

关于--annotations-prefix=nginx.ingress.kubernetes.io

在编写ingress规则时经常需要定义一些annotations, annotations-prefix支持使用自定义前缀，默认值为nginx.ingress.kubernetes.io,一般情况下不建议修改, 官方支持的annotations列表可参考

参考文章:

https://kubernetes.github.io/ingress-nginx/user-guide

https://www.jianshu.com/p/1ef0bb822fcc

https://www.servicemesher.com/blog/kubernetes-ingress-controller-deployment-and-ha/