Kubernetes 系列（二）：Kubernetes 服务暴露介绍

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一、Kubernetes 服务暴露介绍

从 kubernetes 1.2 版本开始，kubernetes提供了 Ingress 对象来实现对外暴露服务；到目前为止 kubernetes 总共有三种暴露服务的方式:

• LoadBlancer Service
• NodePort Service
• Ingress

1.1、LoadBlancer Service

LoadBlancer Service 是 kubernetes 深度结合云平台的一个组件；当使用 LoadBlancer Service 暴露服务时，实际上是通过向底层云平台申请创建一个负载均衡器来向外暴露服务；目前 LoadBlancer Service 支持的云平台已经相对完善，比如国外的 GCE、DigitalOcean，国内的 阿里云，私有云 Openstack 等等，由于 LoadBlancer Service 深度结合了云平台，所以只能在一些云平台上来使用

1.2、NodePort Service

NodePort Service 顾名思义，实质上就是通过在集群的每个 node 上暴露一个端口，然后将这个端口映射到某个具体的 service 来实现的，虽然每个 node 的端口有很多(0~65535)，但是由于安全性和易用性(服务多了就乱了，还有端口冲突问题)实际使用可能并不多

1.3、Ingress

Ingress 这个东西是 1.2 后才出现的，通过 Ingress 用户可以实现使用 nginx 等开源的反向代理负载均衡器实现对外暴露服务，以下详细说一下 Ingress，毕竟 traefik 用的就是 Ingress

使用 Ingress 时一般会有三个组件:

• 反向代理负载均衡器
• Ingress Controller
• Ingress

1.3.1、反向代理负载均衡器

反向代理负载均衡器很简单，说白了就是 nginx、apache 什么的；在集群中反向代理负载均衡器可以自由部署，可以使用 Replication Controller、Deployment、DaemonSet 等等，不过个人喜欢以 DaemonSet 的方式部署，感觉比较方便

1.3.2、Ingress Controller

Ingress Controller 实质上可以理解为是个监视器，Ingress Controller 通过不断地跟 kubernetes API 打交道，实时的感知后端 service、pod 等变化，比如新增和减少 pod，service 增加与减少等；当得到这些变化信息后，Ingress Controller 再结合下文的 Ingress 生成配置，然后更新反向代理负载均衡器，并刷新其配置，达到服务发现的作用

1.3.3、Ingress

Ingress 简单理解就是个规则定义；比如说某个域名对应某个 service，即当某个域名的请求进来时转发给某个 service;这个规则将与 Ingress Controller 结合，然后 Ingress Controller 将其动态写入到负载均衡器配置中，从而实现整体的服务发现和负载均衡

有点懵逼，那就看图

从上图中可以很清晰的看到，实际上请求进来还是被负载均衡器拦截，比如 nginx，然后 Ingress Controller 通过跟 Ingress 交互得知某个域名对应哪个 service，再通过跟 kubernetes API 交互得知 service 地址等信息；综合以后生成配置文件实时写入负载均衡器，然后负载均衡器 reload 该规则便可实现服务发现，即动态映射

了解了以上内容以后，这也就很好的说明了我为什么喜欢把负载均衡器部署为 Daemon Set；因为无论如何请求首先是被负载均衡器拦截的，所以在每个 node 上都部署一下，同时 hostport 方式监听 80 端口；那么就解决了其他方式部署不确定 负载均衡器在哪的问题，同时访问每个 node 的 80 都能正确解析请求；如果前端再 放个 nginx 就又实现了一层负载均衡

二、Traefik 使用

由于微服务架构以及 Docker 技术和 kubernetes 编排工具最近几年才开始逐渐流行，所以一开始的反向代理服务器比如 nginx、apache 并未提供其支持，毕竟他们也不是先知；所以才会出现 Ingress Controller 这种东西来做 kubernetes 和前端负载均衡器如 nginx 之间做衔接；即 Ingress Controller 的存在就是为了能跟 kubernetes 交互，又能写 nginx 配置，还能 reload 它，这是一种折中方案；而最近开始出现的 traefik 天生就是提供了对 kubernetes 的支持，也就是说 traefik 本身就能跟 kubernetes API 交互，感知后端变化，因此可以得知: 在使用 traefik 时，Ingress Controller 已经无卵用了，所以整体架构如下

2.1、部署 Traefik

已经从大体上搞懂了 Ingress 和 traefik，那么部署起来就很简单

2.1.1、部署 Daemon Set

首先以 Daemon Set 的方式在每个 node 上启动一个 traefik，并使用 hostPort 的方式让其监听每个 node 的 80 端口(有没有感觉这就是个 NodePort? 不过区别就是这个 Port 后面有负载均衡器 –>手动微笑)

kubectl create -f traefik.ds.yaml

# Daemon set 文件如下
apiVersion: extensions/v1beta1
kind: DaemonSet
metadata:
  name: traefik-ingress-lb
  namespace: kube-system
  labels:
    k8s-app: traefik-ingress-lb
spec:
  template:
    metadata:
      labels:
        k8s-app: traefik-ingress-lb
        name: traefik-ingress-lb
    spec:
      terminationGracePeriodSeconds: 60
      hostNetwork: true
      restartPolicy: Always
      containers:
      - image: traefik
        name: traefik-ingress-lb
        resources:
          limits:
            cpu: 200m
            memory: 30Mi
          requests:
            cpu: 100m
            memory: 20Mi
        ports:
        - name: http
          containerPort: 80
          hostPort: 80
        - name: admin
          containerPort: 8580
        args:
        - --web
        - --web.address=:8580
        - --kubernetes

其中 traefik 监听 node 的 80 和 8580 端口，80 提供正常服务，8580 是其自带的 UI 界面，原本默认是 8080，因为环境里端口冲突了，所以这里临时改一下

2.1.2、部署 Ingress

从上面的长篇大论已经得知了 Ingress Controller 是无需部署的，所以直接部署 Ingress 即可

kubectl create -f traefik.ing.yaml

# Ingress 文件如下
apiVersion: extensions/v1beta1
kind: Ingress
metadata:
  name: traefik-ingress
spec:
  rules:
  - host: traefik.www.test.com
    http:
      paths:
      - path: /
        backend:
          serviceName: test-www
          servicePort: 8080
  - host: traefik.api.test.com
    http:
      paths:
      - path: /
        backend:
          serviceName: test-api
          servicePort: 8080

实际上事先集群中已经存在了相应的名为 test-www 和 test-api 的 service，对应的 service 后端也有很多 pod；所以这里就不在具体写部署实际业务容器(test-www、test-api)的过程了，各位测试时，只需要把这个 test 的 service 替换成自己业务的 service 即可

2.1.3、部署 Traefik UI

traefik 本身还提供了一套 UI 供我们使用，其同样以 Ingress 方式暴露，只需要创建一下即可

kubectl create -f ui.yaml

# ui yaml 如下
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: traefik-web-ui
  namespace: kube-system
spec:
  selector:
    k8s-app: traefik-ingress-lb
  ports:
  - name: web
    port: 80
    targetPort: 8580
---
apiVersion: extensions/v1beta1
kind: Ingress
metadata:
  name: traefik-web-ui
  namespace: kube-system
spec:
  rules:
  - host: traefik-ui.local
    http:
      paths:
      - path: /
        backend:
          serviceName: traefik-web-ui
          servicePort: web

2.1.4、访问测试

都创建无误以后，只需要将待测试的域名解析到任意一台 node 上即可，页面就不截图了，截图就暴露了…..下面来两张 ui 的

2.2、健康检查

关于健康检查，测试可以使用 kubernetes 的 Liveness Probe 实现，如果 Liveness Probe检查失败，则 traefik 会自动移除该 pod，以下是一个 示例

test 的 deployment，健康检查方式是 cat /tmp/health，容器启动 2 分钟后会删掉这个文件，模拟健康检查失败

apiVersion: v1
kind: Deployment
apiVersion: extensions/v1beta1
metadata:
  name: test
  namespace: default
  labels:
    test: alpine
spec:
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      test: alpine
  template:
    metadata:
      labels:
        test: alpine
        name: test
    spec:
      containers:
      - image: mritd/alpine:3.4
        name: alpine
        resources:
          limits:
            cpu: 200m
            memory: 30Mi
          requests:
            cpu: 100m
            memory: 20Mi
        ports:
        - name: http
          containerPort: 80
        args:
        command:
        - "bash"
        - "-c"
        - "echo ok > /tmp/health;sleep 120;rm -f /tmp/health"
        livenessProbe:
          exec:
            command:
            - cat
            - /tmp/health
          initialDelaySeconds: 20

test 的 service

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: test 
  labels:
    name: test
spec:
  ports:
  - port: 8123
    targetPort: 80
  selector:
    name: test

test 的 Ingress

apiVersion: extensions/v1beta1
kind: Ingress
metadata:
  name: test
spec:
  rules:
  - host: test.com
    http:
      paths:
      - path: /
        backend:
          serviceName: test
          servicePort: 8123

全部创建好以后，进入 traefik ui 界面，可以观察到每隔 2 分钟健康检查失败后，kubernetes 重建 pod，同时 traefik 会从后端列表中移除这个 pod

Kubernetes 系列（二）：Kubernetes 服务暴露介绍

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