k8s之HTTP请求负载分发

Liusy01 2021-01-06 我要评论

一、导读

对于基于HTTP的服务来说，不同的URL地址经常对应不同的后端服务或者虚拟服务器，通常的做法是在应用前添加一个反向代理服务器Nginx，进行请求的负载转发，在Spring Cloud这个微服务框架中，使用zuul网关实现此功能。

而对于k8s集群来说，当然也是可以用Nginx实现请求的转发，但对于一个成熟的容器编排工具，k8s内置了一个HTTP请求负载分发的组件，就是Ingress Controll。另外，k8s的Service也是具有负载均衡能力的组件。

二、用法

在定义Ingress之前，需要先部署Ingress Controller，以实现所有后端Service提供一个统一的入口。Ingress Controller需要实现基于不同Http URL向后转发的负载分发规则。

在K8s中，Ingress Controller将以Pod的形式运行，监控apiserver的/ingress接口后端的backend services，如果service发生变化，则Ingress Controller应自动更新其转发规则。

1、创建Ingress Controller

其实Ingress底层就可以用Nginx实现，Ingress Controller会监听ApiServer，获取全部的Ingress定义，然后根据定义生成Nginx的配置文件。

下面使用nginx-ingress-controller镜像来创建Ingress Controller。

apiVersion: v1
kind: ReplicationController
metadata:
  name: nginx-ingress
  namespace: ingress
  labels:
    app: nginx-ingress
spec:
  replicas: 1
  template:
    metadata:
      name: nginx-ingress
      labels:
        app: nginx-ingress
    spec:
      serviceAccountName: ingress-sc
      containers:
      - name: nginx-ingress
        image: imagia/nginx-ingress-controller:0.32.0
        imagePullPolicy: IfNotPresent
        env:
        - name: POD_NAME
          valueFrom:
            fieldRef:
              fieldPath: metadata.name
        - name: POD_NAMESPACE
          valueFrom:
            fieldRef:
              fieldPath: metadata.namespace
        ports:
        - containerPort: 80
          hostPort: 80
        - containerPort: 443
          hostPort: 443

这里为Nginx容器设置了hostPort，将容器应用监听的80和443端口号映射到物理机上，使得客户端应用可以通过URL地址“http://物理机 IP:80”或“https://物理机IP:443”来访问该Ingress Controller。这使得Nginx 类似于通过NodePort映射到物理机的Service，成为代替kube-proxy的 HTTP层的Load Balancer：

2、创建Ingress

下面的Ingress定义了将/user的请求转发至user-svc的Service上，将/order的请求转发至order-svc的Service上。

apiVersion: extensions/v1beta1
kind: Ingress
metadata:
  name: myweb-ingress
  namespace: ingress
spec:
  rules:
  - host: myweb.com
    http:
      paths:
      - path: /api/user
        backend:
          serviceName: user-svc
          servicePort: 8081
      - path: /api/order
        backend:
          serviceName: order-svc
          servicePort: 8082

Ingress的策略配置：

（1）所有请求都转发到单个Service上

此时不用配置rules

spec:
  backend:
    serviceName: user
    servicePort: 8080

（2）同一域名，不同url转发到不同的服务上

比如域名都是myweb.com，/api/user转发到user服务，/api/order转发到 order服务。

spec:
  rules:
  - host: myweb.com
    http:
      paths:
      - path: /api/user
        backend:
          serviceName: user-svc
          servicePort: 8081
      - path: /api/order
        backend:
          serviceName: order-svc
          servicePort: 8082

（3）不同域名

域名为myweb1.com的请求转发到user服务，域名为myweb2.com的请求转发到order服务

spec:
  rules:
  - host: myweb1.com
    http:
      paths:
      - backend:
          serviceName: user-svc
          servicePort: 8081
  - host: myweb2.com
    http:
      paths:
      - backend:
          serviceName: order-svc
          servicePort: 8082

（4）不使用域名

这种配置用于一个网站不使用域名直接提供服务的场景，此时通过任意一台运行ingress-controller的Node都能访问到后端的服务。

spec:
  rules:
  - http:
      paths:
      - path: /api/user
        backend:
          serviceName: user-svc
          servicePort: 8081

【注】使用无域名的Ingress转发规则时，将默认禁用非安全 HTTP，强制启用HTTPS。

三、案例

1、简介

创建一个命名空间：ingress，启动两个服务，一个是user，一个是order，利用Ingress-controller将请求/api/user转发到user服务，将请求/api/order转发到order服务。

2、创建服务

（1）创建简单springboot应用

只有两个api接口，分别是/api/order和/api/user，然后打成jar包上传至服务器

（2）将上述jar包创建为镜像

将jar包、jdk安装包和Dockerfile放在同一个目录

Dockerfile文件内容如下：

FROM centos:7


LABEL author=lsy


ENV path=/usr/soft


RUN mkdir ${path}


WORKDIR ${path}


ADD jdk-8u191-linux-x64.tar.gz ${path}


ENV JAVA_HOME=${path}/jdk1.8.0_191
ENV CLASSPATH=.:$JAVA_HOME/lib/dt.jar:$JAVA_HOME/lib/tools.jar
ENV PATH=$JAVA_HOME/bin:$PATH


COPY service-1.0.jar ${path}


EXPOSE 8080


CMD  java -jar service-1.0.jar

使用命令创建镜像：

docker build ./ -t  cnode-1:5000/ingress-service:v1.0

镜像创建完成后记得上传到docker私有仓库

（3）在ingress命名空间启动相应的ReplicationController和Service

user-rc.yaml

apiVersion: v1
kind: ReplicationController
metadata:
  name: user-rc
  namespace: ingress
  labels:
    name: user-rc
spec:
  replicas: 1
  selector:
    name: user-rc
  template:
    metadata:
      name: user-rc
      labels:
        name: user-rc
    spec:
      containers:
      - name: user-rc
        image: cnode-1:5000/ingress-service:v1.0
        imagePullPolicy: IfNotPresent
        ports:
        - containerPort: 8080

user-svc.yaml

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: user-svc
  namespace: ingress
spec:
  selector:
    name: user-rc
  ports:
  - port: 8081
    targetPort: 8080

order-rc.yaml

apiVersion: v1
kind: ReplicationController
metadata:
  name: order-rc
  namespace: ingress
  labels:
    name: order-rc
spec:
  replicas: 1
  selector:
    name: order-rc
  template:
    metadata:
      name: order-rc
      labels:
        name: order-rc
    spec:
      containers:
      - name: order-rc
        image: cnode-1:5000/ingress-service:v1.0
        imagePullPolicy: IfNotPresent
        ports:
        - containerPort: 8080

order-svc.yaml

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: order-svc
  namespace: ingress
spec:
  selector:
    name: order-rc
  ports:
  - port: 8082
    targetPort: 8080

分别使用kubectl create 命令创建上述资源

（4）在ingress命名空间中创建ServiceAccount

创建ServiceAccount和ClusterRoleBinding，如果不创建的话，Ingress-controller会使用默认名为default的ServiceAccount，default权限很弱，获取不到相应的资源信息，这样Ingress-controller会启动失败。

---
apiVersion: v1
kind: ServiceAccount
metadata:
  labels:
    name: ingress-sc
  name: ingress-sc
  namespace: ingress


---
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1beta1
kind: ClusterRoleBinding
metadata:
  name: ingress
  labels:
    name: ingress-crb
roleRef:
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
  kind: ClusterRole
  name: cluster-admin
subjects:
- kind: ServiceAccount
  name: ingress-sc
  namespace: ingress

（5）创建Ingress Controller

apiVersion: v1
kind: ReplicationController
metadata:
  name: nginx-ingress
  namespace: ingress
  labels:
    app: nginx-ingress
spec:
  replicas: 1
  template:
    metadata:
      name: nginx-ingress
      labels:
        app: nginx-ingress
    spec:
      serviceAccountName: ingress-sc
      containers:
      - name: nginx-ingress
        image: imagia/nginx-ingress-controller:0.32.0
        imagePullPolicy: IfNotPresent
        env:
        - name: POD_NAME
          valueFrom:
            fieldRef:
              fieldPath: metadata.name
        - name: POD_NAMESPACE
          valueFrom:
            fieldRef:
              fieldPath: metadata.namespace
        ports:
        - containerPort: 80
          hostPort: 80
        - containerPort: 443
          hostPort: 443

创建完后查看：

【注】环境变量POD_NAME和POD_NAMESPACE是必须要设置的，不然会报错。

（6）创建Ingress

也就是规则设置，将请求地址为/api/user转发至user服务，请求地址为/api/order的转发至order服务。

apiVersion: extensions/v1beta1
kind: Ingress
metadata:
  name: myweb-ingress
  namespace: ingress
spec:
  rules:
  - host: myweb.com
    http:
      paths:
      - path: /api/user
        backend:
          serviceName: user-svc
          servicePort: 8081
      - path: /api/order
        backend:
          serviceName: order-svc
          servicePort: 8082

创建完后查看：

可以看到，它的Hosts是myweb.com，物理机地址是192.168.197.120，端口为80.

如果ADDRESS列为空，则通常说明Nginx未能正确连接到后端Service，需要排错。

【注】为什么只有一个ip，是因为这个RC只有一个Pod，调度到cnode-2这台机运行，如果想要每台机器都有一个，建议使用DaemonSet类型的Controller

此时查看ingress-controller的Pod的日志：

先获取Pod的名字

然后查看日志：

从上图可以看到，当ingress创建之后，ingress-controller会自动去加载，然后生成对应的nginx的conf文件。

进入容器查看nginx的配置文件：文件是/etc/nginx/nginx.conf

（7）测试效果

由于并没有上述设置的myweb.com这个域名，所以需要进行解析。

curl --resolve myweb.com:80:192.168.197.120 http://myweb.com:80/api/order

访问order服务：

查看日志：可以看到是转发到order-svc这个Service上了

192.168.197.100 - - [31/Oct/2020:07:40:46 +0000] "GET /api/order HTTP/1.1" 200 21 "-" "curl/7.29.0" 82 0.004 [ingress-order-svc-8082] [] 10.36.0.4:8080 21 0.004 200 0f7dfb1134644ee2ceb7a7d364ddfe45

访问user服务：

查看日志：可以看到是转发到user-svc这个Service上了

192.168.197.100 - - [31/Oct/2020:07:42:16 +0000] "GET /api/user HTTP/1.1" 200 20 "-" "curl/7.29.0" 81 0.011 [ingress-user-svc-8081] [] 10.44.0.3:8080 20 0.010 200 46f66ab540c41590a74bbea66bd65ea8

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