Ingress企业实战：部署高可靠性Ingress篇

什么是Ingress

当你在Kubernetes集群中运行多个应用程序时，每个应用程序都有自己的服务。为了让外部用户访问这些应用程序，就好像他们访问网站一样，我们需要一种方法来管理流量的分配和路由。这就是Ingress的作用。
想象一下，您的Kubernetes集群就像一个大型的公寓楼，每个公寓是一个应用程序。而Ingress就是大楼的大门，允许外部人员进入。大门上有一个保安，他会检查来访者的目的地，并根据他们的要求告诉他们去哪里。
Ingress就是这个保安，他知道应该将来自某个网址的请求引导到特定的应用程序。这可以通过不同的规则来实现，就像保安知道哪个公寓对应哪个房间号一样。这样，当人们访问不同的网址时，保安就会将他们引导到正确的应用程序。
要使保安工作，您需要在大门口放置一个标志，告诉保安如何引导来访者。在Kubernetes中，这个标志就是Ingress对象。而控制这个保安的是Ingress Controller，它就像是保安的老板，负责确保保安按照标志上的规则来引导人们。
总而言之，Ingress就是一种管理外部流量的方式，它允许您告诉集群如何将请求引导到正确的应用程序，就像大门保安将人们引导到正确的公寓一样。这使得外部用户能够方便地访问您在Kubernetes中运行的不同应用程序。

高可靠Ingress架构

高可靠架构首先解决的就是单点故障，通常在Kubernetes中采用多副本部署方式，同时由于Ingress作为集群流量接入口，建议采用一个Ingress服务独占一个Ingress节点的方式，以避免业务应用与Ingress服务发生资源抢占。架构图如下：

部署高可靠Ingress

环境介绍

$ kubectl get nodes
NAME                     STATUS   ROLES           AGE     VERSION
cluster-control-plane    Ready    control-plane   4m5s    v1.27.3
cluster-control-plane2   Ready    control-plane   3m47s   v1.27.3
cluster-control-plane3   Ready    control-plane   2m59s   v1.27.3
cluster-worker           Ready    <none>          2m50s   v1.27.3
cluster-worker2          Ready    <none>          2m52s   v1.27.3
cluster-worker3          Ready    <none>          2m54s   v1.27.3
cluster-worker4          Ready    <none>          2m52s   v1.27.3
cluster-worker5          Ready    <none>          2m54s   v1.27.3

注：当前环境为kubernetes v1.27.3

版本选择

选择Ingress-nginx最新版本1.8.1，支持的kubernetes 1.27,1.26, 1.25, 1.24版本

安装 Ingress

# 安装ingress
$ kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/kubernetes/ingress-nginx/controller-v1.8.1/deploy/static/provider/cloud/deploy.yaml
namespace/ingress-nginx created
serviceaccount/ingress-nginx created
serviceaccount/ingress-nginx-admission created
role.rbac.authorization.k8s.io/ingress-nginx created
role.rbac.authorization.k8s.io/ingress-nginx-admission created
clusterrole.rbac.authorization.k8s.io/ingress-nginx created
clusterrole.rbac.authorization.k8s.io/ingress-nginx-admission created
rolebinding.rbac.authorization.k8s.io/ingress-nginx created
rolebinding.rbac.authorization.k8s.io/ingress-nginx-admission created
clusterrolebinding.rbac.authorization.k8s.io/ingress-nginx created
clusterrolebinding.rbac.authorization.k8s.io/ingress-nginx-admission created
configmap/ingress-nginx-controller created
service/ingress-nginx-controller created
service/ingress-nginx-controller-admission created
deployment.apps/ingress-nginx-controller created
job.batch/ingress-nginx-admission-create created
job.batch/ingress-nginx-admission-patch created
ingressclass.networking.k8s.io/nginx created
validatingwebhookconfiguration.admissionregistration.k8s.io/ingress-nginx-admission created

# 查看安装状态
$ kubectl get deploy,pod -n ingress-nginx
NAME                                       READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
deployment.apps/ingress-nginx-controller   1/1     1            1           75s

NAME                                            READY   STATUS      RESTARTS   AGE
pod/ingress-nginx-admission-create-qf7ln        0/1     Completed   0          74s
pod/ingress-nginx-admission-patch-7nxmr         0/1     Completed   0          74s
pod/ingress-nginx-controller-79d66f886c-v5d9f   1/1     Running     0          74s

# 如上状态，说明安装成功

到此为止，Ingress安装成功了！

Ingress HPA

一般情况下，Ingress已经有足够能力应对业务的突发情况，为了避免高负载情况下仍然不满足需求，我们可以通过HPA进行对Ingress进行水平扩容，接下来我们来配置一下，

# 安装metrics-server
$ kubectl apply -f https://github.com/kubernetes-sigs/metrics-server/releases/latest/download/high-availability-1.21+.yaml
serviceaccount/metrics-server created
clusterrole.rbac.authorization.k8s.io/system:aggregated-metrics-reader created
clusterrole.rbac.authorization.k8s.io/system:metrics-server created
rolebinding.rbac.authorization.k8s.io/metrics-server-auth-reader created
clusterrolebinding.rbac.authorization.k8s.io/metrics-server:system:auth-delegator created
clusterrolebinding.rbac.authorization.k8s.io/system:metrics-server created
service/metrics-server created
deployment.apps/metrics-server created
poddisruptionbudget.policy/metrics-server created
apiservice.apiregistration.k8s.io/v1beta1.metrics.k8s.io created

# 创建HPA
$ cat hpa.yml
apiVersion: autoscaling/v2
kind: HorizontalPodAutoscaler
metadata:
  name: ingress-nginx-controller-hpa
  namespace: ingress-nginx
spec:
  scaleTargetRef:
    apiVersion: apps/v1
    kind: Deployment
    name: ingress-nginx-controller  # Deployment Name
  minReplicas: 3   # 最小副本数
  maxReplicas: 6   # 最大副本数
  metrics:
  - resource:
      name: cpu
      target:
        averageUtilization: 80 # 阈值
        type: Utilization
    type: Resource
    
$ kubectl apply -f hpa.yml -n ingress-nginx
horizontalpodautoscaler.autoscaling/ingress-nginx-controller-hpa created

最佳实践

接下来，咱们通过最佳实践，验证一下ngress的功能是否正常！

# 部署应用
$ cat deployment.yml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: demo
  labels:
    app: demo
spec:
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      app: demo
  template:
    metadata:
      labels:
        app: demo
    spec:
      containers:
      - name: demo
        imagePullPolicy: Always
        image: registry.cn-shanghai.aliyuncs.com/kubesre01/demo:v1
        ports:
        - containerPort: 8080
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: demo-svc
spec:
  type: ClusterIP
  selector:
    app: demo
  ports:
    - port: 8080
      targetPort: 8080
$ kubectl apply -f deployment.yml
deployment.apps/demo created
service/demo-svc created

# 创建ingress对象
$ cat ingress.yml
apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: Ingress
metadata:
  name: demo
spec:
  rules:
  - host: demo.kubesre.com  # 访问域名
    http:
      paths:
      - path: /info    # uri
        pathType: Prefix  # 匹配方式
        backend:
          service:
            name: demo-svc  # Service Name
            port:
              number: 8080  # Service访问端口
  ingressClassName: nginx
$ kubectl apply -f ingress.yml
ingress.networking.k8s.io/demo created

pathType：参数说明：

• ImplementationSpecific：对于这种路径类型，匹配方法取决于 IngressClass。 具体实现可以将其作为单独的 pathType 处理或者与 Prefix 或 Exact 类型作相同处理。
• Exact：精确匹配 URL 路径，且区分大小写。
• Prefix：基于以 / 分隔的 URL 路径前缀匹配。匹配区分大小写，并且对路径中的元素逐个完成。 路径元素指的是由 / 分隔符分隔的路径中的标签列表。 如果每个 p 都是请求路径 p 的元素前缀，则请求与路径 p 匹配。

访问：

# 出现如下信息，说明访问成功了
$ curl demo.kubesre.com/info
{"message":"云原生运维圈！"}

总结

本文介绍了什么是Ingress，以及高可用部署解决了哪些问题并通过实战进行讲解，接下来文章内容中会分享更多企业级实战案例，请敬请期待！