提升CKA認證成功率：Kubernetes Ingress七層代理全攻略！
一、Ingress介紹
Ingress是Kubernetes中負責將外部請求引導到集群內部服務的機制，通過將服務映射到集群外的URL，實現服務的外部可訪問性。Ingress支持配置集群內的Service，使其可以通過外部URL訪問，同時提供流量負載均衡和基于域名的虛擬主機等功能。
簡單理解Ingress就是將原本需要手動修改Nginx配置、配置域名與服務映射的繁瑣步驟，抽象成一個Ingress對象。通過使用YAML文件創建和更新Ingress對象，我們不再需要手動操作Nginx配置文件，而是通過更方便的方式管理域名與服務的關系。
然而，這引發了一個問題：“Nginx應該如何處理這些變化？”這時候，Ingress Controller登場，專門解決Nginx處理方式的問題。Ingress Controller與Kubernetes API進行交互，實時感知集群中Ingress規則的變化。一旦有變化，Ingress Controller會讀取這些規則，并根據自己的模板生成相應的Nginx配置。隨后，它將這段配置寫入Nginx Pod，最后觸發Nginx的重載操作，確保配置的生效。
通過Ingress和Ingress Controller的配合，我們在管理外部訪問時變得更加靈活和便捷，擺脫了手動修改Nginx配置的煩惱，讓我們能夠更專注于服務與域名的映射關系，提升了Kubernetes集群的可維護性。
1.Ingress Controller介紹
Ingress Controller是一種七層負載均衡調度器，它作為客戶端請求的第一站，接收并處理所有外部請求。在這個七層負載均衡調度器的作用下，請求會經過反向代理，最終被路由到后端的Pod。常見的七層負載均衡器包括nginx、traefik等。以我們熟悉的nginx為例，當請求到達nginx時，nginx會通過upstream配置反向代理到后端Pod應用。
Ingress Controller
然而，后端Pod的IP地址是動態變化的，為了解決這個問題，我們引入了Service。這個Service并非實際的服務，而是起到了對后端Pod的分組作用。因此，在配置upstream時，我們只需要填寫Service的地址即可，而不需要關心后端Pod的具體IP地址。
通過這樣的設計，Ingress Controller能夠靈活處理后端Pod的變化，保證請求能夠正確地路由到集群中的服務。這種模式使得我們能夠更方便地管理后端服務的變化，而不必擔心Pod的IP地址的不斷變化所帶來的問題。
2.Ingress資源
一個最小的 Ingress 資源示例：
apiVersion:networking.k8s.io/v1
kind:Ingress
metadata:
name:minimal-ingress
annotations:
nginx.ingress.kubernetes.io/rewrite-target:/
spec:
ingressClassName:nginx-example
rules:
-http:
paths:
-path:/testpath
pathType:Prefix
backend:
service:
name:test
port:
number:80Ingress 需要指定 apiVersion、kind、 metadata和 spec 字段。Ingress 對象的命名必須是合法的 DNS 子域名名稱[1]。
3.Ingress Controller代理k8s內部應用的流程
- 部署Ingress controller，我們ingress controller使用的是nginx
- 創建Pod應用，可以通過控制器創建pod
- 創建Service，用來分組pod
- 創建Ingress http，測試通過http訪問應用
- 創建Ingress https，測試通過https訪問應用
必須具有 ingress 控制器,才能滿足 Ingress 的要求。僅創建 Ingress 資源無效。
Ingress
(1) 部署ingress-nginx
這里同樣使用killercoda平臺進行測試，該平臺部署的是最新版V1.29.0的K8S環境。
由于該環境沒有部署Ingress。以下通過部署ingress-nginx[2]為例。通過查閱ingress-nginx官方，了解V1.29.0對應的是Ingress-NGINX 的V1.10.0或v1.9.6。如下：
Ingress-NGINX的版本列表
通過執行如下命令部署Ingress-NGINX 的V1.10.0。
kubectl apply -f \
https://raw.githubusercontent.com/kubernetes/ingress-nginx/controller-v1.10.0/deploy/static/provider/cloud/deploy.yaml執行完上述命令，輸出如下結果：
通過如下命令查看部署情況：
controlplane $ kubectl get pod -n ingress-nginx
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
ingress-nginx-admission-create-d69wp 0/1 Completed 0 102s
ingress-nginx-admission-patch-hkv66 0/1 Completed 0 102s
ingress-nginx-controller-7dcdbcff84-gfqcs 1/1 Running 0 102s
controlplane $ kubectl get svc -n ingress-nginx
NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE
ingress-nginx-controller LoadBalancer 10.98.23.38 <pending> 80:30770/TCP,443:31444/TCP 3m57s
ingress-nginx-controller-admission ClusterIP 10.102.219.183 <none> 443/TCP 3m57s(2) 部署后端tomcat服務
通過部署tomcat服務測試Ingress HTTP代理k8s內部站點，編寫如下資源清單：
apiVersion:v1
kind:Service
metadata:
name:tomcat
namespace:default
spec:
selector:
app:tomcat
release:canary
ports:
-name:scport
targetPort:8080
port:8009
---
apiVersion:apps/v1
kind:Deployment
metadata:
name:tomcat-deploy
namespace:default
spec:
replicas:2
selector:
matchLabels:
app:tomcat
release:canary
template:
metadata:
labels:
app:tomcat
release:canary
spec:
containers:
-name:tomcat
image:tomcat:8.5.34-jre8-alpine
imagePullPolicy:IfNotPresent
ports:
-name:containerport
containerPort:8080
name:ajp
containerPort:8009查看pod是否部署成功：
controlplane $ kubectl apply -f ingress-demo.yaml
service/tomcat created
deployment.apps/tomcat-deploy created
controlplane $ kubectl get pod
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
tomcat-deploy-7c67c4d459-5s859 1/1 Running 0 11m
tomcat-deploy-7c67c4d459-bvp2k 1/1 Running 0 11m(3) 編寫Ingress規則
apiVersion:networking.k8s.io/v1
kind:Ingress
metadata:
name:ingress-myapp
namespace:default
annotations:
nginx.ingress.kubernetes.io/rewrite-target:/
spec:
ingressClassName:nginx
rules:# 定義后端的轉發規則
-host:tomcat.test.com# 通過域名進行轉發
http:
paths:
-path:/#配置訪問路徑，如果通過url進行轉發。需要修改，空的默認訪問路徑是"/"
pathType:Prefix
backend:# 配置后端服務
service:
name:tomcat# 配置關聯的serverce
port:
number:8080# service暴露的端口ingressClassName：這個值可以通過kubectl get ingressclasses。
查看ingress-myapp的詳細信息：
controlplane $ kubectl apply -f ingress-myapp.yaml
ingress.networking.k8s.io/ingress-myapp created
controlplane $ kubectl get ingress
NAME CLASS HOSTS ADDRESS PORTS AGE
ingress-myapp nginx tomcat.test.com 80 8s
controlplane $ kubectl describe ingress ingress-myapp
Name: ingress-myapp
Labels: <none>
Namespace: default
Address:
Ingress Class: nginx
Default backend: <default>
Rules:
Host Path Backends
---- ---- --------
tomcat.test.com
/ tomcat:8080 ()
Annotations: nginx.ingress.kubernetes.io/rewrite-target: /
Events:
Type Reason Age From Message
---- ------ ---- ---- -------
Normal Sync 62s nginx-ingress-controller Scheduled for sync查看ingress-nginx部署到那個節點上，如下圖：
通上圖可知ingress-nginx部署到node1上，并且SVC方式是通過LoadBalancer方式部署。如果，要訪問到這個后端tomcat服務，需要做域名的解析。如下：
...省略..
172.30.2.2 tomcat.test.com正常訪問如下:
4.CKA真題
(1) 真題截圖
(2) 中文解析
切換 k8s 集群環境：kubectl config use-context k8s
Task:
如下創建一個新的 nginx lngress資源：
名稱：pong Namespace：ing-internal
使用服務端口 5678 在路徑 /hi 上公開服務hi
可以使用以下命令檢查服務 hi 的可用性，該命令應返回 hi, curl -kL/hi
(3) 官方參考文檔
Ingress[3]
(4) 解題作答
切換 k8s 集群環境：
kubectl config use-context k8s創建一個名為pong.yaml。資源內容如下：
apiVersion:networking.k8s.io/v1
kind:Ingress
metadata:
name:pong
namespace:ing-internal
annotations:
nginx.ingress.kubernetes.io/rewrite-target:/
spec:
ingressClassName:nginx-example
rules:
-http:
paths:
-path:/hi
pathType:Prefix
backend:
service:
name:hi
port:
number:5678- ingressClassName的值，建議在考試的時候通過kubectl get ingressclasses
- service.name的值，題目中沒有告訴，建議在考試時候可以通過kubectl get svc 查看
提交資源清單：
kubectl apply -f pong.yaml通過curl -kL<INTERNAL_IP>/hi驗證，看是否返回hi。
參考資料：
- [1]DNS 子域名名稱: https://kubernetes.io/zh-cn/docs/concepts/overview/working-with-objects/names#dns-subdomain-names
- [2]ingress-nginx: https://github.com/kubernetes/ingress-nginx
- [3]Ingress: https://kubernetes.io/zh-cn/docs/concepts/services-networking/ingress/
