Kubernetes使用ingress配置https集群(十五)

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一、背景

1.1 需求

我们有这样的一个需求，就是把 Pod 集群升级为 https，目前的办法就是要么每个容器配置 https，然后前端通过 Service 进行调度，但是这样配置起来会比较麻烦，以及每个容器的建立都通过 https ，也增加了建立连接的负担。

我们需要一种这样的改造，就是客户端连接到 Service 是通过 https，而 Service 向后端 Pod 的调度通过 http，这样可以极大的优化我们的集群，这里我们就需要用到 Kubernetes 的另外一种资源 Ingress。

1.2 Ingress

Ingress 就是一个负载均衡的应用，它和 Service 的不同之处在于，Service 只可以支持 4 层的负载均衡，而 Ingress 是支持 7 层的负载均衡，支持 http 和 https，包括通过主机名的访问已经路径访问的过滤。

那为什么不直接使用 Nginx？这是因为在 K8S 集群中，如果每加入一个服务，我们都在 Nginx 中添加一个配置，其实是一个重复性的体力活，只要是重复性的体力活，我们都应该通过技术将它干掉。

Ingress就可以解决上面的问题，其包含两个组件Ingress Controller和Ingress：

• Ingress：将Nginx的配置抽象成一个Ingress对象，每添加一个新的服务只需写一个新的Ingress的yaml文件即可；
• Ingress Controller：将新加入的 Ingress 转化成 Nginx 的配置文件并使之生效，包含 Contour、F5、HAProxy、Istio、Kong、Nginx、Traefik，官方推荐我们使用 Nginx。

1.3 环境介绍

我们是采用了三台服务器的一个集群，部署文档请查看我之前的博文。

[root@master ~]# kubectl get nodes
NAME     STATUS   ROLES    AGE    VERSION
master   Ready    master   117s   v1.13.0
node01   Ready       52s    v1.13.0
node02   Ready       42s    v1.13.0

二、安装部署

我们这里只针对上面架构图中的域名www.wzlinux.com改造成https。

我们将以官方的标准脚本为基础进行搭建，参考请戳官方文档。官方文档中要求执行如下命令：

kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/kubernetes/ingress-nginx/master/deploy/mandatory.yaml

2.1、创建后端 Pod 应用

我们创建一个控制器wzlinux-deploy.yaml，内容如下：

apiVersion: extensions/v1beta1
kind: Deployment
metadata:
  name: wzlinux-dep
spec:
  replicas: 3
  template:
    metadata:
      labels:
        run: wzlinux
    spec:
      containers:
      - name: wzlinux
        image: wangzan18/mytest:v1
        ports:
        - containerPort: 8080

创建好之后查看如下：

[root@master ingress]# kubectl get pod
NAME                           READY   STATUS    RESTARTS   AGE
wzlinux-dep-78d5d86c7c-fj8f5   1/1     Running   0          53m
wzlinux-dep-78d5d86c7c-hr6gd   1/1     Running   0          53m
wzlinux-dep-78d5d86c7c-jqf59   1/1     Running   0          53m

2.2 创建后端 Pod Service

测试好 Pod 一些正常之后，我们为这一组 Pod 创建一个 Service，文件wzlinux-svc.yaml内容如下：

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: wzlinux-svc
spec:
  selector:
    run: wzlinux
  ports:
  - port: 80
    targetPort: 8080

这个 Service 并不是我们用了代理访问 Pod 的，只是用来ingress-controller来进行选择控制使用的，所以上图描述为虚线。

[root@master ingress]# kubectl get svc
NAME          TYPE        CLUSTER-IP       EXTERNAL-IP   PORT(S)    AGE
kubernetes    ClusterIP   10.96.0.1                443/TCP    58m
wzlinux-svc   ClusterIP   10.106.219.230           8080/TCP   50m
[root@master ingress]# curl 10.106.219.230:8080
Hello Kubernetes bootcamp! | Running on: wzlinux-dep-78d5d86c7c-fj8f5 | v=1

2.3、创建 ingress 资源

为了实现过滤以及 https 功能，我们需要创建 ingress 资源文件，ingress controller 把其中的资源加载到 nginx 里面，资源文件wzlinux-ingress.yaml文件内容如下：

apiVersion: extensions/v1beta1
kind: Ingress
metadata:
  name: wzlinux-ingress
spec:
  rules:
  - host: www.wzlinux.com
    http:
      paths:
      - path:
        backend:
          serviceName: wzlinux-svc
          servicePort: 8080

我们这里先不改为 https，先使用虚拟主机域名过滤模式，创建好资源之后查看

[root@master ingress]# kubectl get ingress
NAME              HOSTS             ADDRESS   PORTS   AGE
wzlinux-ingress   www.wzlinux.com             80      37m

可以看到配置了域名www.wzlinux.com，其他地址访问将返回404。

2.4、为 Nginx Pod 创建 Service

我们可以查看部署的 Nginx Pod 容器，我们设定的 ingress 资源会被 controller 更新到里面，我们可以查看如下：

[root@master ingress]# kubectl get pod -n ingress-nginx
NAME                                        READY   STATUS    RESTARTS   AGE
nginx-ingress-controller-766c77b7d4-dlcpf   1/1     Running   0          31m

为了是外网可以访问到这个 Nginx Pod，我们需要为其再创建一个 Service，文件ingress-nginx.yaml，文件内容如下：

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: ingress-nginx
  namespace: ingress-nginx
spec:
  type: NodePort
  ports:
  - name: http
    port: 80
    targetPort: 80
    nodePort: 30080
  - name: https
    port: 443
    targetPort: 443
    nodePort: 30443
  selector:
    app.kubernetes.io/name: ingress-nginx

测试是否正常，记得在/etc/hosts中把域名执行的IP改为node节点的地址。

[root@master ~]# curl 192.168.1.200:30080



404 Not Found
nginx/1.15.6


[root@master ~]# curl www.wzlinux.com:30080
Hello Kubernetes bootcamp! | Running on: wzlinux-dep-78d5d86c7c-hr6gd | v=1

可以看到通过域名访问正常调度到后端，其他地址访问返回404，目前整个流程已经测试完成，下面我们升级为 https。

三、升级为 https

3.1 首先我们要制作证书

关于证书大家可以使用 openssl 制作，创建私有：

openssl genrsa -out wzlinux.key 2048

制作自签证书。

openssl req -new -x509 -key wzlinux.key -out wzlinux.crt -subj /C=CN/ST=Shanghai/L=Shanghai/O=DevOps/CN=www.wzlinux.com

不过我这里使用阿里云的官方免费证书，大家可以到阿里云进行申请。

制作好证书之后下载即可，里面包含公钥和私钥。

3.2、创建 secret 资源

可以使用 yaml 文件创建，文件名称wzlinux-secret.yaml内容如下：

apiVersion: v1
kind: Secret
data:
  tls.crt: base64 encoded cert
  tls.key: base64 encoded key
metadata:
  name: wzlinux-secret
  namespace: default
type: Opaque

因为编码的密码太长，我们这里直接使用命令行进行创建吧，操作比较简单。

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

查看创建好的 secret。

[root@master ingress]# kubectl describe secret wzlinux-secret
Name:         wzlinux-secret
Namespace:    default
Labels:       
Annotations:  

Type:  kubernetes.io/tls

Data
====
tls.crt:  1996 bytes
tls.key:  1675 bytes

3.3 更改 ingress 资源

重新编辑wzlinux-ingress.yaml，增加一个 tls 字段：

apiVersion: extensions/v1beta1
kind: Ingress
metadata:
  name: wzlinux-ingress
spec:
  tls:
  - hosts:
    - www.wzlinux.com
    secretName: wzlinux-secret
  rules:
  - host: www.wzlinux.com
    http:
      paths:
      - path:
        backend:
          serviceName: wzlinux-svc
          servicePort: 8080

3.4 浏览器访问验证

打开浏览器，记得修改好 hosts 域名解析。

四、ingress 资源介绍

4.1、通过访问路径过滤

foo.bar.com -> 178.91.123.132 -> / foo    service1:4200
                                 / bar    service2:8080

配置文件我们设置为如下：

apiVersion: extensions/v1beta1
kind: Ingress
metadata:
  name: simple-fanout-example
  annotations:
    nginx.ingress.kubernetes.io/rewrite-target: /
spec:
  rules:
  - host: foo.bar.com
    http:
      paths:
      - path: /foo
        backend:
          serviceName: service1
          servicePort: 4200
      - path: /bar
        backend:
          serviceName: service2
          servicePort: 8080

4.2、基于名称解析的虚拟主机

foo.bar.com --|                 |-> foo.bar.com s1:80
              | 178.91.123.132  |
bar.foo.com --|                 |-> bar.foo.com s2:80

配置文件内容格式如下：

apiVersion: extensions/v1beta1
kind: Ingress
metadata:
  name: name-virtual-host-ingress
spec:
  rules:
  - host: first.bar.com
    http:
      paths:
      - backend:
          serviceName: service1
          servicePort: 80
  - host: second.foo.com
    http:
      paths:
      - backend:
          serviceName: service2
          servicePort: 80
  - http:
      paths:
      - backend:
          serviceName: service3
          servicePort: 80

4.3、https

apiVersion: extensions/v1beta1
kind: Ingress
metadata:
  name: tls-example-ingress
spec:
  tls:
  - hosts:
    - sslexample.foo.com
    secretName: testsecret-tls
  rules:
    - host: sslexample.foo.com
      http:
        paths:
        - path: /
          backend:
            serviceName: service1
            servicePort: 80