k8s service与ingress

news2024/10/6 16:24:50

1.前言

service只能作用与网络模型中的四层，ingress可以作用于网络模型中的七层，Service是一种抽象，定义了一个逻辑上的一组Pod以及访问它们的策略。Service为Pod提供了一个稳定的IP地址和DNS名称，并通过标签选择器来定义需要暴露的Pod。Service可以通过Cluster IP、Node Port、Load Balancer和External Name等方式来提供服务，这取决于具体的部署需求

Ingress是在Kubernetes集群中暴露HTTP和HTTPS服务的API对象。它为集群中的服务提供外部访问，并提供负载均衡、SSL终止和基于名称的虚拟主机等功能。Ingress通过将流量路由到不同的后端Service来实现这些功能。Ingress需要一个Ingress Controller来实现其规则，这个控制器可以是Kubernetes自带的或者是第三方提供的

简单来说，Service用于在Kubernetes集群内部暴露服务，而Ingress则用于将服务暴露到集群外部，使得外部用户可以通过HTTP或HTTPS协议访问应用程序，相当于nginx的反向代理

2.更改kube-proxy代理

在开始之前，先把kube-proxy代理的模式改为ipvs模式

kubectl edit cm kube-proxy -n kube-system

 再把所有kube-proxy的pod重启一下

kubectl delete pod -l k8s-app=kube-proxy -n kube-system

kubectl get pod -l k8s-app=kube-proxy -n kube-system

 

3.service

接下来简单的使用一下service的几种方式，这里就展示ClusterIP、NodePort这两种常用的方式

3.1ClusterIP

编辑yaml文件

vi deployment-nginx.yaml

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata: 
  labels:
    app: nginx
  name: nginx
  namespace: default
spec:
  replicas: 5
  progressDeadlineSeconds: 600
  minReadySeconds: 10
  strategy:
    rollingUpdate:
      maxSurge: 1
      maxUnavailable: 0
    type: RollingUpdate
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec: 
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:1.21
        imagePullPolicy: IfNotPresent
        ports:
        - containerPort: 80
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx
  namespace: default
spec:
  selector:         #配置标签选择，选择符合该标签的pod
    app: nginx       
  type: ClusterIP    #配置service模式为ClusterIP
  clusterIP:         #可以指定ClusterIP地址，留空就会自动生成ClusterIP地址
  ports:
    - port: 80      #service服务的端口
      targetPort: 80    #pod监听的端口
      protocol: TCP    #配置网络协议

执行yaml文件

kubectl create -f deployment-nginx.yaml

kubectl get service

kubectl describe service nginx

kubectl get pod -o wide -l app=nginx

可以看到service已经创建出来了，并且已经绑定了pod，通过service访问一下pod的端口服务看看效果

curl 10.98.144.122:80 

可以看到能成功访问到pod的端口服务，使用ClusterIP方式只能在集群内部访问，集群外访问不了

以下再补充一下ClusterIP方式的一些知识

ipvsadm -Ln

通过ipvsadm命令可以看到我们使用的ClusterIP访问pod的方式为轮询，rr代表轮询模式，即每次请求都会按顺序顺延访问每个pod的服务 ，有些场景下我们可能会希望每个访问的ip，都能固定访问一个pod服务，而不是轮询每个pod，我们就可以在配置文件中引入一个sessionAffinity参数，接下来配置一下看看

vi deployment-nginx.yaml

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata: 
  labels:
    app: nginx
  name: nginx
  namespace: default
spec:
  replicas: 5
  progressDeadlineSeconds: 600
  minReadySeconds: 10
  strategy:
    rollingUpdate:
      maxSurge: 1
      maxUnavailable: 0
    type: RollingUpdate
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec: 
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:1.21
        imagePullPolicy: IfNotPresent
        ports:
        - containerPort: 80
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx
  namespace: default
spec:
  selector:
    app: nginx
  type: ClusterIP 
  clusterIP:
  sessionAffinity: ClientIP  #增加ClientIP参数值，使得访问的ip固定访问一个pod服务
  ports:
    - port: 80
      targetPort: 80
      protocol: TCP

执行一下yaml

kubectl create -f deployment-nginx.yaml

kubectl get service 

kubectl get pod -o wide -l app=nginx

ipvsadm -Ln

从上图可以看到不在单单是显示rr轮询模式，可以更改nginx的页面内容去试一下，相同的ip访问的内容是固定的，因为我这边做过了试验，在这里就不展示了

 3.2NodePort

编辑yaml文件

vi deployment-nginx.yaml

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata: 
  labels:
    app: nginx
  name: nginx
  namespace: default
spec:
  replicas: 5
  progressDeadlineSeconds: 600
  minReadySeconds: 10
  strategy:
    rollingUpdate:
      maxSurge: 1
      maxUnavailable: 0
    type: RollingUpdate
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec: 
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:1.21
        imagePullPolicy: IfNotPresent
        ports:
        - containerPort: 80
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx
  namespace: default
spec:
  selector:
    app: nginx
  type: NodePort    #选择NodePort类型
  clusterIP:
  sessionAffinity: ClientIP
  ports:
    - port: 80
      targetPort: 80
      nodePort: 30001   #配置nodePort外部端口，不设置则随机分配
      protocol: TCP

执行yaml

kubectl create -f deployment-nginx.yam

kubectl get service

kubectl get pod -o wide -l app=nginx

可以看到已经按要求创建出了service，现在来访问一下看看效果，我们直接用集群外的网络来访问看看

 可以看到使用NodePort方式，可以在集群外部访问到pod端口服务

4.ingress

这里使用nginx作为Ingress Controller来实现ingress定义的规则，也可以使用haproxy等工具来实现，实际上工作流程就是，向ingress写入规则，ingress Controller将规则转化为nginx的规则，写入nginx配置中，以实现反向代理

4.1搭建ingress环境

这里我直接使用helm安装nginx ingress控制器

helm配置可以参考：k8s helm安装使用_Apex Predator的博客-CSDN博客

查找镜像源

helm search repo ingress

安装插件

helm install ingress bitnami/nginx-ingress-controller

helm list

 状态为deployed就表示正常部署

查看一下pod，svc，deployment中的ingress服务

kubectl get pod,svc,deployment

 可以看到都已经正常启动了，但是svc中的ingress-nginx-ingress-controller默认用的是LoadBalancer模式，需要修改为NodePort模式，上图中我已经修改过后的状态

修改一下svc的配置

kubectl edit svc service/ingress-nginx-ingress-controller

type: NodePort      #将type项的LoadBalancer改为NodePort即可保存退出

再次查看svc

 至此ingress环境已经部署好了

4.2使用ingress

编辑yaml文件

vi deployment-nginx.yaml

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata: 
  labels:
    app: nginx
  name: nginx
  namespace: default
spec:
  replicas: 5
  progressDeadlineSeconds: 600
  minReadySeconds: 10
  strategy:
    rollingUpdate:
      maxSurge: 1
      maxUnavailable: 0
    type: RollingUpdate
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec: 
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:1.21
        imagePullPolicy: IfNotPresent
        ports:
        - containerPort: 80
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx
  namespace: default
spec:
  selector:
    app: nginx
  type: ClusterIP 
  clusterIP:
  ports:
    - port: 80
      targetPort: 80
      protocol: TCP
---
apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: Ingress
metadata:
  name: ingress
  namespace: default
spec:
  rules:   #配置代理规则
  - host: nginx.apex.com     #配置反向代理的域名
    http:
      paths:
        - path: /          #匹配路径，相当于nginx location，以下的pathType用于配置匹配规则
          pathType: ImplementationSpecific    #pathType 字段用于指定 Ingress 路由规则中的路径类型，pathType 字段有三个可选值，Exact表示 Ingress 规则中的路径必须与请求的路径完全匹配，Prefix表示 Ingress 规则中的路径必须是请求路径的前缀，ImplementationSpecific表示 Ingress 控制器可以自行决定路径类型
          backend:      #配置需要代理服务的参数
            service: 
              name: nginx    #配置需要代理的sevice服务的名称
              port:
                number: 80   #配置需要代理的service监听端口
  ingressClassName: nginx   #指定实现规则的应用类型，controller会将以上的规则转变为适合该应用的配置写入应用的配置文件中

我这边把deployment、service、ingress的yaml配置都写在了一个yaml文件上，现在来执行yaml看看效果

kubectl create -f deployment-nginx.yaml

kubectl get pod -l app=nginx

kubectl get ingress

 可以看到pod、svc、ingress都已经正常运行，可以看到ingress监听的端口为80，因为代理的是http服务

编辑一下本机的hosts文件，使得域名能正常解析到服务主机上

vi /etc/hosts

10.1.60.119 nginx.apex.com   #在末尾新增此条内容

 查看ingress service服务端口，测试访问一下域名看是否能正常访问到pod中的服务

kubectl get svc

可以看到http服务使用31079端口，https服务使用31920端口 

curl nginx.apex.com:31079

 域名可以正常访问pod服务

接下来配置一下https服务

创建证书

openssl req -x509 -sha256 -nodes -days 365 -newkey rsa:2048 -keyout tls.key -out tls.crt -subj "/C=CN/ST=BJ/L=BJ/O=nginx/CN=apex.com"

创建密钥

kubectl create secret tls tls-secret --key tls.key --cert tls.crt

编辑yaml文件

vi deployment-tomcat.yaml 

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata: 
  labels:
    app: tomcat
  name: tomcat
  namespace: default
spec:
  replicas: 2
  progressDeadlineSeconds: 600
  minReadySeconds: 10
  strategy:
    rollingUpdate:
      maxSurge: 1
      maxUnavailable: 0
    type: RollingUpdate
  selector:
    matchLabels:
      app: tomcat
  template:
    metadata:
      labels:
        app: tomcat
    spec: 
      containers:
      - name: tomcat
        image: tomcat
        imagePullPolicy: IfNotPresent
        ports:
        - containerPort: 8080
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: tomcat
  namespace: default
spec:
  selector:
    app: tomcat
  type: ClusterIP 
  clusterIP:
  ports:
    - port: 8080
      targetPort: 8080
      protocol: TCP
---
apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: Ingress
metadata:
  name: ingress-tomcat
  namespace: default
spec:
  tls:     #https服务配置项
    - hosts:
      - tomcat.apex.com     #配置需要使用https服务的域名
      secretName: tls-secret   #配置创建的证书名称
  rules:
  - host: tomcat.apex.com
    http:
      paths:
        - path: /
          pathType: ImplementationSpecific
          backend:
            service: 
              name: tomcat
              port:
                number: 8080
  ingressClassName: nginx

执行一下yaml

kubectl create -f deployment-tomcat.yaml

kubectl get pod -l app=tomcat

kubectl get ingress

 可以看到pod正常启动，ingress也正常创建好了，端口也显示监听80和443端口，即代理了http和https服务

也可以查看一下ingress的详细信息

 kubectl describe ingress ingress-tomcat

看一下svc服务

 可以看到创建的tomcat svc服务监听端口为配置的8080端口

现在来访问一下域名看看是否代理成功

curl --insecure https://tomcat.apex.com:31920

 可以看到使用域名能正常访问到pod的服务

至此https配置完成

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