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319
architecture/ingress.md 100644
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# Ingress解析
## 前言
这是kubernete官方文档中[Ingress Resource](https://kubernetes.io/docs/concepts/services-networking/ingress/)的翻译，后面的章节会讲到使用[Traefik](https://github.com/containous/traefik)来做Ingress controller，文章末尾给出了几个相关链接。
**术语**
在本篇文章中你将会看到一些在其他地方被交叉使用的术语，为了防止产生歧义，我们首先来澄清下。
- 节点：Kubernetes集群中的一台物理机或者虚拟机。
- 集群：位于Internet防火墙后的节点，这是kubernetes管理的主要计算资源。
- 边界路由器：为集群强制执行防火墙策略的路由器。 这可能是由云提供商或物理硬件管理的网关。
- 集群网络：一组逻辑或物理链接，可根据Kubernetes[网络模型](https://kubernetes.io/docs/admin/networking/)实现群集内的通信。 集群网络的实现包括Overlay模型的 [flannel](https://github.com/coreos/flannel#flannel) 和基于SDN的[OVS](https://kubernetes.io/docs/admin/ovs-networking/)。
- 服务：使用标签选择器标识一组pod成为的Kubernetes[服务](https://kubernetes.io/docs/user-guide/services/)。 除非另有说明，否则服务假定在集群网络内仅可通过虚拟IP访问。
## 什么是Ingress？
通常情况下，service和pod仅可在集群内部网络中通过IP地址访问。所有到达边界路由器的流量或被丢弃或被转发到其他地方。从概念上讲，可能像下面这样：
```
internet
|
------------
[ Services ]
```
Ingress是授权入站连接到达集群服务的规则集合。
```
internet
|
[ Ingress ]
--|-----|--
[ Services ]
```
你可以给Ingress配置提供外部可访问的URL、负载均衡、SSL、基于名称的虚拟主机等。用户通过POST Ingress资源到API server的方式来请求ingress。 [Ingress controller](https://kubernetes.io/docs/concepts/services-networking/ingress/#ingress-controllers)负责实现Ingress，通常使用负载平衡器，它还可以配置边界路由和其他前端，这有助于以HA方式处理流量。
## 先决条件
在使用Ingress resource之前，有必要先了解下面几件事情。Ingress是beta版本的resource，在kubernetes1.1之前还没有。你需要一个`Ingress Controller`来实现`Ingress`，单纯的创建一个`Ingress`没有任何意义。
GCE/GKE会在master节点上部署一个ingress controller。你可以在一个pod中部署任意个自定义的ingress controller。你必须正确地annotate每个ingress，比如 [运行多个ingress controller](https://github.com/kubernetes/ingress/tree/master/controllers/nginx#running-multiple-ingress-controllers) 和 [关闭glbc](https://github.com/kubernetes/ingress/blob/master/controllers/gce/BETA_LIMITATIONS.md#disabling-glbc).
确定你已经阅读了Ingress controller的[beta版本限制](https://github.com/kubernetes/ingress/blob/master/controllers/gce/BETA_LIMITATIONS.md)。在非GCE/GKE的环境中，你需要在pod中[部署一个controller](https://github.com/kubernetes/ingress/tree/master/controllers)。
## Ingress Resource
最简化的Ingress配置：
```yaml
1: apiVersion: extensions/v1beta1
2: kind: Ingress
3: metadata:
4: name: test-ingress
5: spec:
6: rules:
7: - http:
8: paths:
9: - path: /testpath
10: backend:
11: serviceName: test
12: servicePort: 80
```
*如果你没有配置Ingress controller就将其POST到API server不会有任何用处*
**配置说明**
**1-4行**：跟Kubernetes的其他配置一样，ingress的配置也需要`apiVersion`，`kind`和`metadata`字段。配置文件的详细说明请查看[部署应用](https://kubernetes.io/docs/user-guide/deploying-applications), [配置容器](https://kubernetes.io/docs/user-guide/configuring-containers)和 [使用resources](https://kubernetes.io/docs/user-guide/working-with-resources).
**5-7行**: Ingress [spec](https://github.com/kubernetes/community/blob/master/contributors/devel/api-conventions.md#spec-and-status) 中包含配置一个loadbalancer或proxy server的所有信息。最重要的是，它包含了一个匹配所有入站请求的规则列表。目前ingress只支持http规则。
**8-9行**：每条http规则包含以下信息：一个`host`配置项（比如for.bar.com，在这个例子中默认是*），`path`列表（比如：/testpath），每个path都关联一个`backend`(比如test:80)。在loadbalancer将流量转发到backend之前，所有的入站请求都要先匹配host和path。
**10-12行**：正如 [services doc](https://kubernetes.io/docs/user-guide/services)中描述的那样，backend是一个`service:port`的组合。Ingress的流量被转发到它所匹配的backend。
**全局参数**：为了简单起见，Ingress示例中没有全局参数，请参阅资源完整定义的[api参考](https://releases.k8s.io/master/pkg/apis/extensions/v1beta1/types.go)。 在所有请求都不能跟spec中的path匹配的情况下，请求被发送到Ingress controller的默认后端，可以指定全局缺省backend。
## Ingress controllers
为了使Ingress正常工作，集群中必须运行Ingress controller。 这与其他类型的控制器不同，其他类型的控制器通常作为`kube-controller-manager`二进制文件的一部分运行，在集群启动时自动启动。 你需要选择最适合自己集群的Ingress controller或者自己实现一个。 示例和说明可以在[这里](https://github.com/kubernetes/ingress/tree/master/controllers)找到。
## 在你开始前
以下文档描述了Ingress资源中公开的一组跨平台功能。 理想情况下，所有的Ingress controller都应该符合这个规范，但是我们还没有实现。 GCE和nginx控制器的文档分别在[这里](https://github.com/kubernetes/ingress/blob/master/controllers/gce/README.md)和[这里](https://github.com/kubernetes/ingress/blob/master/controllers/nginx/README.md)。**确保您查看控制器特定的文档，以便您了解每个文档的注意事项。**
## Ingress类型
### 单Service Ingress
Kubernetes中已经存在一些概念可以暴露单个service（查看[替代方案](https://kubernetes.io/docs/concepts/services-networking/ingress/#alternatives)），但是你仍然可以通过Ingress来实现，通过指定一个没有rule的默认backend的方式。
ingress.yaml定义文件：
```Yaml
apiVersion: extensions/v1beta1
kind: Ingress
metadata:
name: test-ingress
spec:
backend:
serviceName: testsvc
servicePort: 80
```
使用`kubectl create -f`命令创建，然后查看ingress：
```bash
$ kubectl get ing
NAME RULE BACKEND ADDRESS
test-ingress - testsvc:80 107.178.254.228
```
`107.178.254.228`就是Ingress controller为了实现Ingress而分配的IP地址。`RULE`列表示所有发送给该IP的流量都被转发到了`BACKEND`所列的Kubernetes service上。
### 简单展开
如前面描述的那样，kubernete pod中的IP只在集群网络内部可见，我们需要在边界设置一个东西，让它能够接收ingress的流量并将它们转发到正确的端点上。这个东西一般是高可用的loadbalancer。使用Ingress能够允许你将loadbalancer的个数降低到最少，例如，假如你想要创建这样的一个设置：
```
foo.bar.com -> 178.91.123.132 -> / foo s1:80
/ bar s2:80
```
你需要一个这样的ingress：
```yaml
apiVersion: extensions/v1beta1
kind: Ingress
metadata:
name: test
spec:
rules:
- host: foo.bar.com
http:
paths:
- path: /foo
backend:
serviceName: s1
servicePort: 80
- path: /bar
backend:
serviceName: s2
servicePort: 80
```
使用`kubectl create -f`创建完ingress后：
```bash
$ kubectl get ing
NAME RULE BACKEND ADDRESS
test -
foo.bar.com
/foo s1:80
/bar s2:80
```
只要服务（s1，s2）存在，Ingress controller就会将提供一个满足该Ingress的特定loadbalancer实现。 这一步完成后，您将在Ingress的最后一列看到loadbalancer的地址。
### 基于名称的虚拟主机
Name-based的虚拟主机在同一个IP地址下拥有多个主机名。
```
foo.bar.com --| |-> foo.bar.com s1:80
| 178.91.123.132 |
bar.foo.com --| |-> bar.foo.com s2:80
```
下面这个ingress说明基于[Host header](https://tools.ietf.org/html/rfc7230#section-5.4)的后端loadbalancer的路由请求：
```Yaml
apiVersion: extensions/v1beta1
kind: Ingress
metadata:
name: test
spec:
rules:
- host: foo.bar.com
http:
paths:
- backend:
serviceName: s1
servicePort: 80
- host: bar.foo.com
http:
paths:
- backend:
serviceName: s2
servicePort: 80
```
**默认backend**：一个没有rule的ingress，如前面章节中所示，所有流量都将发送到一个默认backend。你可以用该技巧通知loadbalancer如何找到你网站的404页面，通过制定一些列rule和一个默认backend的方式。如果请求header中的host不能跟ingress中的host匹配，并且/或请求的URL不能与任何一个path匹配，则流量将路由到你的默认backend。
### TLS
你可以通过指定包含TLS私钥和证书的[secret](https://kubernetes.io/docs/user-guide/secrets)来加密Ingress。 目前，Ingress仅支持单个TLS端口443，并假定TLS termination。 如果Ingress中的TLS配置部分指定了不同的主机，则它们将根据通过SNI TLS扩展指定的主机名（假如Ingress controller支持SNI）在多个相同端口上进行复用。 TLS secret中必须包含名为`tls.crt`和`tls.key`的密钥，这里面包含了用于TLS的证书和私钥，例如：
```Yaml
apiVersion: v1
data:
tls.crt: base64 encoded cert
tls.key: base64 encoded key
kind: Secret
metadata:
name: testsecret
namespace: default
type: Opaque
```
在Ingress中引用这个secret将通知Ingress controller使用TLS加密从将客户端到loadbalancer的channel：
```yaml
apiVersion: extensions/v1beta1
kind: Ingress
metadata:
name: no-rules-map
spec:
tls:
- secretName: testsecret
backend:
serviceName: s1
servicePort: 80
```
请注意，各种Ingress controller支持的TLS功能之间存在差距。 请参阅有关[nginx](https://github.com/kubernetes/ingress/blob/master/controllers/nginx/README.md#https)，[GCE](https://github.com/kubernetes/ingress/blob/master/controllers/gce/README.md#tls)或任何其他平台特定Ingress controller的文档，以了解TLS在你的环境中的工作原理。
Ingress controller启动时附带一些适用于所有Ingress的负载平衡策略设置，例如负载均衡算法，后端权重方案等。更高级的负载平衡概念（例如持久会话，动态权重）尚未在Ingress中公开。 你仍然可以通过[service loadbalancer](https://github.com/kubernetes/contrib/tree/master/service-loadbalancer)获取这些功能。 随着时间的推移，我们计划将适用于跨平台的负载平衡模式加入到Ingress资源中。
还值得注意的是，尽管健康检查不直接通过Ingress公开，但Kubernetes中存在并行概念，例如[准备探查](https://kubernetes.io/docs/tasks/configure-pod-container/configure-liveness-readiness-probes/)，可以使你达成相同的最终结果。 请查看特定控制器的文档，以了解他们如何处理健康检查（[nginx](https://github.com/kubernetes/ingress/blob/master/controllers/nginx/README.md)，[GCE](https://github.com/kubernetes/ingress/blob/master/controllers/gce/README.md#health-checks)）。
## 更新Ingress
假如你想要向已有的ingress中增加一个新的Host，你可以编辑和更新该ingress：
```Bash
$ kubectl get ing
NAME RULE BACKEND ADDRESS
test - 178.91.123.132
foo.bar.com
/foo s1:80
$ kubectl edit ing test
```
这会弹出一个包含已有的yaml文件的编辑器，修改它，增加新的Host配置。
```yaml
spec:
rules:
- host: foo.bar.com
http:
paths:
- backend:
serviceName: s1
servicePort: 80
path: /foo
- host: bar.baz.com
http:
paths:
- backend:
serviceName: s2
servicePort: 80
path: /foo
..
```
保存它会更新API server中的资源，这会触发ingress controller重新配置loadbalancer。
```bash
$ kubectl get ing
NAME RULE BACKEND ADDRESS
test - 178.91.123.132
foo.bar.com
/foo s1:80
bar.baz.com
/foo s2:80
```
在一个修改过的ingress yaml文件上调用`kubectl replace -f`命令一样可以达到同样的效果。
## 跨可用域故障
在不通云供应商之间，跨故障域的流量传播技术有所不同。 有关详细信息，请查看相关Ingress controller的文档。 有关在federation集群中部署Ingress的详细信息，请参阅[federation文档]()。
## 未来计划
- 多样化的HTTPS/TLS模型支持（如SNI，re-encryption）
- 通过声明来请求IP或者主机名
- 结合L4和L7 Ingress
- 更多的Ingress controller
请跟踪[L7和Ingress的proposal](https://github.com/kubernetes/kubernetes/pull/12827)，了解有关资源演进的更多细节，以及[Ingress repository](https://github.com/kubernetes/ingress/tree/master)，了解有关各种Ingress controller演进的更多详细信息。
## 替代方案
你可以通过很多种方式暴露service而不必直接使用ingress：
- 使用[Service.Type=LoadBalancer](https://kubernetes.io/docs/user-guide/services/#type-loadbalancer)
- 使用[Service.Type=NodePort](https://kubernetes.io/docs/user-guide/services/#type-nodeport)
- 使用[Port Proxy](https://github.com/kubernetes/contrib/tree/master/for-demos/proxy-to-service)
- 部署一个[Service loadbalancer](https://github.com/kubernetes/contrib/tree/master/service-loadbalancer) 这允许你在多个service之间共享单个IP，并通过Service Annotations实现更高级的负载平衡。
## 参考
[Kubernetes Ingress Resource](https://kubernetes.io/docs/concepts/services-networking/ingress/)
[使用NGINX Plus负载均衡Kubernetes服务](http://dockone.io/article/957)
[使用 NGINX 和 NGINX Plus 的 Ingress Controller 进行 Kubernetes 的负载均衡](http://www.cnblogs.com/276815076/p/6407101.html)
[Kubernetes : Ingress Controller with Træfɪk and Let's Encrypt](https://blog.osones.com/en/kubernetes-ingress-controller-with-traefik-and-lets-encrypt.html)
[Kubernetes : Træfɪk and Let's Encrypt at scale](https://blog.osones.com/en/kubernetes-traefik-and-lets-encrypt-at-scale.html)
[Kubernetes Ingress Controller-Træfɪk](https://docs.traefik.io/user-guide/kubernetes/)
[Kubernetes 1.2 and simplifying advanced networking with Ingress](http://blog.kubernetes.io/2016/03/Kubernetes-1.2-and-simplifying-advanced-networking-with-Ingress.html)