烂泥：k8s安装与配置ingress(一)
- 一、ingress介绍
- 二、ingress的工作原理
- 三、拉取镜像
- 四、基础试验配置
- 五、安装和配置ingress-controller
- 六、创建ingress规则
- 七、访问ingress
- 八、查看nginx-ingress-controller
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最近一直在学习有关k8s相关的知识，中间的坑比较多，今天就把有关ingress的安装介绍下。
有关k8s的安装，我这边使用的kubeasz这个项目进行安装的。kubeasz是一个基于二进制方式、利用ansible-playbook实现自动化部署k8s的项目，项目地址为：
https://github.com/gjmzj/kubeasz
如果觉得下载比较慢的话，也可以从可下面这个地址下载：
https://gitee.com/ilanni/kubeasz
在部署过程使用到的二进制文件，由于是在百度网盘中，众所周知的原因，下载速度就不需要多说了。为了提高下载速度，我这边把已经下载镜像文件上传到了阿里云的cdn上，下载地址如下：
http://share.ilanni.com/f/15323800-325473895-6f8200
由于其中的镜像会和kubeasz的镜像进行更新，为了保持上述连接的稳定，所以该链接会先跳转到一个页面，下载其中的一个文件，然后该文件中有实际的镜像下载地址。
这其中包含k8s相关的镜像，以及harbor的离线安装包。
一、ingress介绍
K8s集群对外暴露服务的方式目前只有三种：loadblancer、nodeport、ingress。前两种熟悉起来比较快，而且使用起来也比较方便，在此就不进行介绍了。
下面详细讲解下ingress这个服务，ingress由两部分组成：ingress controller和ingress服务。
其中ingress controller目前主要有两种：基于nginx服务的ingress controller和基于traefik的ingress controller。
而其中traefik的ingress controller，目前支持http和https协议。由于对nginx比较熟悉，而且需要使用TCP负载，所以在此我们选择的是基于nginx服务的ingress controller。
但是基于nginx服务的ingress controller根据不同的开发公司，又分为k8s社区的ingres-nginx和nginx公司的nginx-ingress。
在此根据github上的活跃度和关注人数，我们选择的是k8s社区的ingres-nginx。
k8s社区提供的ingress，github地址如下：
https://github.com/kubernetes/ingress-nginx
nginx社区提供的ingress，github地址如下：
https://github.com/nginxinc/kubernetes-ingress
有关nginx社区提供的ingress使用方式，我们会在后续的文章中介绍。
二、ingress的工作原理
ingress具体的工作原理如下:
ingress contronler通过与k8s的api进行交互，动态的去感知k8s集群中ingress服务规则的变化，然后读取它，并按照定义的ingress规则，转发到k8s集群中对应的service。
而这个ingress规则写明了哪个域名对应k8s集群中的哪个service，然后再根据ingress-controller中的nginx配置模板，生成一段对应的nginx配置。
然后再把该配置动态的写到ingress-controller的pod里，该ingress-controller的pod里面运行着一个nginx服务，控制器会把生成的nginx配置写入到nginx的配置文件中，然后reload一下，使其配置生效。以此来达到域名分配置及动态更新的效果。
三、拉取镜像
为了本次试验，我们需要使用到httpd:alpine、tomcat:alpine和nginx-ingress-controller:0.21.0这三个镜像。
拉取镜像，使用如下命令：
docker pull httpd:alpine
docker pull tomcat:alpine
拉取nginx-controller镜像如下：
docker pull quay.io/kubernetes-ingress-controller/nginx-ingress-controller:0.21.0
docker pull quay.io/kubernetes-ingress-controller/nginx-ingress-controller:0.25.0 –实际用了这个
或者
docker pull registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/ilanni/nginx-ingress-controller:0.21.0
镜像拉取完毕后，我们开始进行其他操作。
四、基础试验配置
为了进行本次试验，我们首先要从头配置相关的信息。
4.1 创建namespace
k8s中是通过namespace进行资源隔离的，所以在此我们先要创建一个namespace，命名为ilanni-namespace。使用如下命令：
cat > ilanni_namespace.yml << “EOF”
apiVersion: v1
kind: Namespace
metadata:
name: ilanni-namespace
labels:
name: ilanni-namespace
EOF
执行如下命令：
kubectl apply -f ilanni-namespace.yml –record
查询刚刚创建的namespace，使用如下命令：
kubectl get ns
通过上图，我们可以很明显的看到ilanni-namespace，这个namespace已经创建成功。
当然也可以，直接使用kubectl create ns ilanni-namespace命令进行创建。
4.2 创建service
Namespace创建完毕后，我们就可以在这个namespace下创建service。使用如下命令：
cat > ilanni-httpd-service.yml << “EOF”
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
name: ilanni-httpd-svc
namespace: ilanni-namespace
spec:
type: NodePort
ports:
– name: http-port
nodePort: 28080
port: 80
targetPort: 80
selector:
app: ilanni-httpd-dm
EOF
在ilanni-httpd-service.yml这个k8s的yml文件中，我们在ilanni-namespace这个namespace中，定义一个名为ilanni-httpd-svc的Service，并且使用NodePort这个service类型，使用28080端口对外提供访问端口。
同时这个yml文件中，我们也使用selector来选择后端的Deployment，在此我们选择的是ilanni-httpd-dm，这个Deployment。
现在执行kubectl apply命令使该文件生效，如下：
kubectl apply -f ilanni-httpd-service.yml –record
kubectl get svc -n ilanni-namespace -o wide
通过上图，我们可以很明显的看出ilanni-httpd-svc这个service分配的IP地址为10.68.184.223.
注意：上述IP地址k8s集群内部的地址。外部是无法访问的。
以上service创建完毕后，我们就要创建deployment。
4.3 创建deployment
现在我们来创建deployment，命令如下：
cat > ilanni-httpd-deployment.yml << “EOF”
apiVersion: extensions/v1beta1
kind: Deployment
metadata:
name: ilanni-httpd
namespace: ilanni-namespace
spec:
replicas: 2
revisionHistoryLimit: 5
strategy:
type: RollingUpdate
#由于replicas为2,则整个升级,pod个数在1-3个之间
rollingUpdate:
##滚动升级时会先启动1个pod
maxSurge: 1
##滚动升级时允许的最大Unavailable的pod个数
maxUnavailable: 0
template:
metadata:
labels:
app: ilanni-httpd-dm
spec:
##k8s将会给应用发送SIGTERM信号，可以用来正确、优雅地关闭应用,默认为30秒
terminationGracePeriodSeconds: 60
restartPolicy: Always
containers:
– name: ilanni-httpd
image: httpd:alpine
imagePullPolicy: Always
EOF
在ilanni-httpd-deployment.yml这个k8s的yml文件中，我们在ilanni-namespace这个namespace中，定义一个名为ilanni-httpd的Deployment，并且定义了一个ilanni-httpd-dm的labels。
这样ilanni-httpd-svc这个Service就和ilanni-httpd这个Deployment关联起来了。
同时在这个yml文件中，我们也定义了该pod的发布策略，以及副本集个数。
现在执行kubectl apply命令使该文件生效，如下：
kubectl apply -f ilanni-httpd-deployment.yml –record
kubectl get deploy -n ilanni-namespace -o wide
上述截图中，可以很明显的看出我们通过yml文件定义的相关信息。
4.4 查看pod
Deployment部署完毕后，相应的pod也正常启动。现在我们来看下pod的运行情况如下，使用如下命令：
kubectl get pod -n ilanni-namespace -o wide
通过上图，我们可以很明显的看出目前有两个ilanni-httpd pod运行在192.168.123.6和192.168.123.7节点，而且pod里面的IP地址也分别是172.20.3.18和172.20.1.15。
这里面需要注意下每个pod所被分配的IP地址，是根据该pod所在node节点cni0网卡的IP地址段来分配的。
我们现在可以查看192.168.123.7这个node节点的cni0网卡的IP地址段，如下：
通过上图，我们很明显的看出在192.168.123.7上的cni0网卡的IP地址段为172.20.1.1/24，那么该node节点上的pod说分配的ip地址也是172.20.1.1/24网段的。
当然这里面牵涉到有关k8s网络部分，暂时不做详细讲解。因为这块我也是在学习中，后续小伙伴们可以多多交流。
4.5 查看node节点
Pod查看完毕后，我们再切换到node节点上，查看具体的docker容器。使用如下命令：
docker ps
通过上图，我们可以很明显的看出每个pod在node节点上都会启动两个docker容器：一个pod本身的docker容器，一个是pod运行时所使用的网络docker容器。
我们再来查看下，该node上所启动的端口，使用如下命令：
netstat -tunlp
通过上图，我们可以很明显的看出node节点已经监听了我们在ilanni-httpd-service.yml文件中配置的ilanni-httpd-svc的NodePort对外的映射端口28080。
4.6 访问httpd
现在我们要从外部访问ilanni-httpd-svc，使用对外映射的端口28080，如下：
http://192.168.123.6:28080/
通过上图，我们可以很明显的看出，ilanni-httpd-svc这个service已经正常对外提供服务，说明我们以上的操作都是正常的。
4.7 yml文件合成(可选)
上述有关namespace、service、deployment的创建，我们都是各自使用一个文件的，也可以合成到一起，作为一个yml文件。如下：
cat > httpd-deployment.yml << “EOF”
apiVersion: v1
kind: Namespace
metadata:
name: ilanni-namespace
labels:
name: ilanni-namespace
—
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
name: ilanni-httpd-svc
namespace: ilanni-namespace
spec:
type: NodePort
ports:
– name: http-port
nodePort: 28080
port: 80
targetPort: 80
selector:
app: ilanni-httpd-dm
—
apiVersion: extensions/v1beta1
kind: Deployment
metadata:
name: ilanni-httpd
namespace: ilanni-namespace
spec:
replicas: 2
revisionHistoryLimit: 5
strategy:
type: RollingUpdate
#由于replicas为2,则整个升级,pod个数在1-3个之间
rollingUpdate:
##滚动升级时会先启动1个pod
maxSurge: 1
##滚动升级时允许的最大Unavailable的pod个数
maxUnavailable: 0
template:
metadata:
labels:
app: ilanni-httpd-dm
spec:
##k8s将会给应用发送SIGTERM信号，可以用来正确、优雅地关闭应用,默认为30秒
terminationGracePeriodSeconds: 60
restartPolicy: Always
containers:
– name: ilanni-httpd
image: httpd:alpine
imagePullPolicy: Always
EOF
因为在本次试验中，我们还使用到另外一个pod tomcat，所以在此也把tomcat相关的yml文件列出来，如下：
cat > tomcat-deployment.yml << “EOF”
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
name: ilanni-tomcat-svc
namespace: ilanni-namespace
spec:
type: NodePort
ports:
– name: http-port
nodePort: 28181
port: 8080
targetPort: 8080
selector:
app: ilanni-tomcat-dm
—
apiVersion: extensions/v1beta1
kind: Deployment
metadata:
name: ilanni-tomcat
namespace: ilanni-namespace
spec:
replicas: 2
revisionHistoryLimit: 5
strategy:
type: RollingUpdate
#由于replicas为2,则整个升级,pod个数在1-3个之间
rollingUpdate:
#滚动升级时会先启动1个pod
maxSurge: 1
#滚动升级时允许的最大Unavailable的pod个数
maxUnavailable: 0
template:
metadata:
labels:
app: ilanni-tomcat-dm
spec:
#k8s将会给应用发送SIGTERM信号，可以用来正确、优雅地关闭应用,默认为30秒
terminationGracePeriodSeconds: 60
restartPolicy: Always
containers:
– name: ilanni-tomcat
image: tomcat:alpine
imagePullPolicy: Always
EOF
文章写了这么多，还没有引出我们今天的主角ingress是不是有点疑问。
那么，下面我们就来正式引入。
在第4.6章节中，我们介绍了访问httpd服务的方法，我们是通过kubectl get pod -n ilanni-namespace -o wide命令查看httpd的pod运行在192.168.123.6和192.168.123.7这两个node节点上。
同时，我们也使用NodePort方式使ilanni-httpd-svc的service对外映射28080端口。
那么问题来了，如果我们有10个node节点，那么此时httpd的pod会在哪一个node节点上运行呢？如果我们再次使用相关命令查看到该pod运行节点，那么下次、下下次呢？
为了我们无感知的访问后端应用，那么我们就可以使用ingress了。
有关ingress的具体工作过程，可以查看第一、二章节。
注意：service、deployment、ingress是区分namespace的。
五、安装和配置ingress-controller
现在我们开始安装和配置ingress-controller，如下。
5.1 下载mandatory.yml
k8s社区提供的ingress，github地址如下：
https://github.com/kubernetes/ingress-nginx/tree/master/deploy/static
在此我们需要下载mandatory.yaml文件，使用如下命令：
wget https://raw.githubusercontent.com/kubernetes/ingress-nginx/master/deploy/mandatory.yaml
上面可能无法下载：所以用国内的 gitee
wget https://gitee.com/mirrors/ingress-nginx/raw/nginx-0.25.0/deploy/static/mandatory.yaml
5.2 启用hostNetwork网络
hostNetwork网络，这是一种直接定义Pod网络的方式。
如果在Pod中使用hostNetwork:true配置网络，那么Pod中运行的应用程序可以直接使用node节点的端口，这样node节点主机所在网络的其他主机，都可以通过该端口访问到此应用程序。
启用hostNetwork网络，我们只需在mandatory.yaml文件添加hostNetwork: true即可。如下：
5.3 查看ingress-controller监听端口
我们可以通过mandatory.yaml文件，查看ingress-controller默认的监听端口，如下：
当然我们也可以很明显的看出，nginx-ingress-controller默认负载的是http协议。
如果是要负载TCP协议的话，我们需要单独另外配置，这个我会在后期的文章中进行介绍。
5.4 指定运行节点
nginx-ingress-controller会随意选择一个node节点运行pod，为此需要我们把nginx-ingress-controller运行到指定的node节点上。
首先需要给需要运行nginx-ingress-controller的node节点打标签，在此我们把nginx-ingress-controller运行在192.168.123.7这个node节点上。
给192.168.123.7这个node节点打标签，使用如下命令：
kubectl label node 192.168.123.7 nginx=nginx
kubectl get nodes –show-labels
5.5 修改mandatory.yaml文件
为了让nginx-ingress-controller运行到指定的node节点上，还需要我们修改mandatory.yaml文件。
mandatory.yaml文件中只需要增加如下内容：
nodeSelector:
nginx: “nginx”
5.6 添加ingress service文件
默认情况ingress nginx是没有添加service资源的，不添加service资源也是可以的，但是在ingress nginx的pod日志里面会报找不到相应的service。如下：
添加ingress service文件，使用如下命令：
cat > mandatory-service.yaml << “EOF”
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
name: ingress-nginx
namespace: ingress-nginx
spec:
type: NodePort
ports:
– name: http
port: 80
targetPort: 80
– name: https
port: 443
targetPort: 443
selector:
app: ingress-nginx
EOF
5.7 应用mandatory.yaml文件
mandatory.yaml文件修改完毕后，我们现在来应用该文件，使用如下命令：
kubectl apply -f mandatory.yaml
kubectl apply -f mandatory-service.yaml
查看nginx-ingress-controller运行的node节点，使用如下命令：
kubectl get pod -n ingress-nginx -o wide
通过上图，我们很明显的看出nginx-ingress-controller确实运行在192.168.123.7这个node节点上。
5.8 查看相关资源
查看创建的namespace，使用如下命令：
kubectl get ns
查看创建的cm, deploy ,pod，如下：
kubectl get cm,deploy,pod -n ingress-nginx -o wide
查看创建的service，如下：
kubectl get svc -n ingress-nginx -o wide
登录到192.168.123.6这个node节点上，进行查看端口如下：
netstat -tunlp
通过上图，我们可以很明显的看出，192.168.123.6这个node节点，已经监听了80和443端口。
其他node节点也是如此进行操作查看即可。
5.9 查看nginx-ingress-controller
现在我们进入nginx-ingress-controller的pod里面，查看下nginx的具体配置，使用如下命令：
kubectl exec -it -n ingress-nginx nginx-ingress-controller-fb47ff79d-bqh5p bash
当然我们也可以不进入pod进行查看，命令如下：
kubectl exec -it -n ingress-nginx nginx-ingress-controller-65755c776f-drztq — cat nginx.conf
通过上图，我们可以很明显的看出nginx-ingress-controller，实质是nginx与lua脚本的集成，这点和openresty比较类似。
六、创建ingress规则
nginx-ingress-controller创建完毕后，我们再来创建针对具体service的ingress。
现在我们针对ilanni-namespace下的ilanni-httpd-svc和ilanni-tomcat-svc这两个service进行负载。
具体的ingrees文件如下：
cat > ingress_example.yml << “EOF”
apiVersion: v1
kind: List
items:
– apiVersion: extensions/v1beta1
kind: Ingress
metadata:
name: ilanni-ingress
namespace: ilanni-namespace
annotations:
nginx.ingress.kubernetes.io/rewrite-target: /
spec:
rules:
– host: ingress.ilanni.com
http:
paths:
– path: /
backend:
serviceName: ilanni-httpd-svc
servicePort: 80
– path: /tomcat
backend:
serviceName: ilanni-tomcat-svc
servicePort: 8080
EOF
上图中，我们定义了ingress.ilanni.com这个域名，根目录/访问的是ilanni-httpd-svc这个service的80端口，注意该端口也是ilanni-httpd-svc后端pod的容器端口。
子目录tomcat访问的是ilanni-tomcat-svc这个service的8080端口，注意该端口也是ilanni-tomcat-svc后端pod的容器端口。
应用该文件，使用如下命令：
kubectl apply -f ingress_example.yml
kubectl get ing -n ilanni-namespace
查看ingress的相关信息，如下：
kubectl get ing -n ilanni-namespace
kubectl describe ing -n ilanni-namespace ilanni-ingress
通过上图，我们已经很明显的看出我们定义的ingress规则。
七、访问ingress
现在我们来访问ingress定义的域名，如下：
通过以上两张图，我们可以很明显的看出，我们自定义的ingress规则已经生效。
访问ingress.ilanni.com根目录会访问把请求分发到ilanni-httpd-svc这个service。
访问ingress.ilanni.com子目录tomcat会访问把请求分发到ilanni-tomcat-svc这个service。
注意：上述域名我们把它解析到192.168.123.7这个node节点上的。
为什么这样操作？就是因为在5.4章节中，我们把nginx-ingress-controller运行到了该节点上。
如果我们后续要做ingress的高可用的话，要可以通过这种方式。把nginx-ingress-controller运行到指定的几个node节点上，然后再把这几个node节点加入到lb中，然后对应的域名解析到该lb即可实现ingress的高可用。
八、查看nginx-ingress-controller
现在我们来查看nginx-ingress-controller的nginx配置文件，如下：
kubectl exec -it -n ingress-nginx nginx-ingress-controller-65755c776f-drztq — cat nginx.conf
通过上图，我们可以很明显的看出ingress果真是修改nginx的配置文件。
现在来查看nginx-ingress-controller的pod的日志，使用如下命令：
kubectl logs -f -n ingress-nginx nginx-ingress-controller-788fd6764d-6fjwq
通过上图，我们可以很明显的，刚刚我们的访问被分发到后端对应的service上。
现在我们再来查看对应service的后端pod日志，如下：
kubectl logs -f -n ilanni-namespace ilanni-httpd-84c7fdd8b-db882
到此有关ingress的http负载已经完毕了。在此所有使用的yml文件可以点我下载。
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