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路由概述

更新时间:2025-01-06 GMT+08:00

为什么需要Ingress

Service基于TCP和UDP协议进行访问转发,为集群提供了四层负载均衡的能力。但是在实际场景中,Service无法满足应用层中存在着大量的HTTP/HTTPS访问需求。因此,Kubernetes集群提供了另一种基于HTTP协议的访问方式——Ingress。

Ingress是Kubernetes集群中一种独立的资源,制定了集群外部访问流量的转发规则。如图1所示,用户可根据域名和路径对转发规则进行自定义,完成对访问流量的细粒度划分。

图1 Ingress示意图

Ingress简介

在Kubernetes中,Ingress资源本身是一个抽象的概念,实际的流量处理是由Ingress Controller来完成的。

  • Ingress资源:一组基于域名或路径把请求转发到指定Service实例的访问规则,是Kubernetes的一种资源对象,通过接口服务实现增、删、改、查的操作。
  • Ingress Controller:请求转发的执行器,用以实时监控资源对象Ingress、Service、Endpoint、Secret(主要是TLS证书和Key)、Node、ConfigMap的变化,解析Ingress定义的规则并负责将请求转发到相应的后端Service。
    Ingress Controller在不同厂商之间的实现方式不同,CCE支持ELB型和Nginx型两种Ingress Controller类型:
    • ELB Ingress Controller部署在master节点,基于弹性负载均衡服务(ELB)实现流量转发,所有策略配置和转发行为均在ELB侧完成。
    • Nginx Ingress Controller使用Kubernetes社区维护的模板与镜像部署在集群内部,并通过NodePort对外提供访问,外部流量经过Nginx组件转发到集群内其他业务,流量转发行为及转发对象均在集群内部。

Ingress特性对比

表1 Ingress特性对比

特性

ELB Ingress Controller

Nginx Ingress Controller

运维

免运维

自行安装、升级、维护

性能

一个Ingress支持一个ELB实例

多个Ingress只支持一个ELB实例

使用企业级LB,高性能高可用,升级、故障等场景不影响业务转发

性能依赖pod的资源配置

支持配置动态加载

  • 非后端端点变更需要Reload进程,对长连接有损。
  • 端点变更使用Lua实现热更新。
  • Lua插件变更需要Reload进程。

组件部署

Master节点,不占用工作节点

Worker节点,需要Nginx组件运行成本

路由重定向

支持

支持

SSL配置

支持

支持

代理HTTPS协议的后端服务

支持

支持,可通过backend-protocol: "HTTPS"注解实现

由于ELB Ingress和社区开源的Nginx Ingress在原理上存在本质区别,因此支持的Service类型不同,详情请参见ELB Ingress支持的Service类型

ELB Ingress Controller部署在master节点,所有策略配置和转发行为均在ELB侧完成。非ELB直通Pod场景下,集群外部的ELB只能通过VPC的IP对接集群内部节点,因此ELB Ingress只支持NodePort类型的Service。但是ELB直通Pod场景(CCE Turbo集群 + 独享型ELB实例)下,ELB可直接将流量转发到集群内Pod,此时Ingress仅支持对接ClusterIP类型的Service。

Nginx Ingress Controller运行在集群中,作为服务通过NodePort对外暴露,流量经过Nginx Ingress转发到集群内其他业务,流量转发行为及转发对象均在集群内部,因此支持ClusterIP和NodePort类型的Service。

综上,ELB Ingress使用企业级LB进行流量转发,拥有高性能和高稳定性的优点,而Nginx Ingress Controller部署在集群节点上,牺牲了一定的集群资源但可配置性相对更好。

ELB Ingress Controller工作原理

CCE自研的ELB Ingress Controller基于弹性负载均衡服务ELB实现公网和内网(同一VPC内)的七层网络访问,通过不同的路径将访问流量分发到对应的服务。

ELB Ingress Controller部署于Master节点上,与集群所在VPC下的弹性负载均衡器绑定,支持在同一个ELB实例(同一IP)下进行不同域名、端口和转发策略的设置。ELB Ingress Controller的工作原理如下:

  1. 用户创建Ingress资源,在Ingress中配置流量访问规则,包括负载均衡器、访问路径、SSL以及访问的后端Service端口等。
  2. Ingress Controller监听到Ingress资源发生变化时,就会根据其中定义的流量访问规则,在ELB侧重新配置监听器以及后端服务器路由。
  3. 当用户进行访问时,流量根据ELB中配置的转发策略转发到关联的各个工作负载。

ELB Ingress Controller的工作原理和集群类型及ELB类型有关,不同场景的配置流程及网络流向如下所示:

图2 ELB Ingress工作原理(CCE Standard集群场景)
图3 ELB Ingress工作原理(CCE Turbo集群使用共享型ELB场景)

在使用CCE Turbo集群时,Pod IP直接从VPC中分配,支持使用独享型ELB直接连接Pod。创建集群外部访问的Ingress时,可使用ELB对接ClusterIP服务,直接将Pod作为ELB监听器的后端服务器,外部流量可以不经过节点端口转发而直接访问集群中的Pod。

图4 ELB Ingress直通容器原理(CCE Turbo集群使用独享型ELB场景)
图2 ELB Ingress工作原理(CCE Standard集群场景)
图3 ELB Ingress工作原理(CCE Turbo集群使用共享型ELB场景)

在使用CCE Turbo集群时,Pod IP直接从VPC中分配,支持使用独享型ELB直接连接Pod。创建集群外部访问的Ingress时,可使用ELB对接ClusterIP服务,直接将Pod作为ELB监听器的后端服务器,外部流量可以不经过节点端口转发而直接访问集群中的Pod。

图4 ELB Ingress直通容器原理(CCE Turbo集群使用独享型ELB场景)

Nginx Ingress Controller工作原理

Nginx型的Ingress使用弹性负载均衡(ELB)作为流量入口,并在集群中部署NGINX Ingress控制器来对流量进行负载均衡及访问控制。

说明:

NGINX Ingress控制器插件使用开源社区的模板与镜像,使用过程中可能存在缺陷,CCE会定期同步社区版本来修复已知漏洞。请评估是否满足您的业务场景要求。

Nginx型的Ingress Controller通过pod部署在工作节点上,因此引入了相应的运维成本和Nginx组件运行成本,其工作原理如图5,实现步骤如下:

  1. 当用户更新Ingress资源后,Ingress Controller就会将其中定义的转发规则写入到Nginx的配置文件(nginx.conf)中。
  2. 内置的Nginx组件进行reload,加载更新后的配置文件,完成Nginx转发规则的修改和更新。
  3. 在流量访问集群时,首先被已创建的负载均衡实例转发到集群内部的Nginx组件,然后Nginx组件再根据转发规则将其转发至对应的各个工作负载。
图5 Nginx Ingress Controller工作原理

Ingress支持的Service类型

由于ELB Ingress和社区开源的Nginx Ingress的实现原理不同,因此支持的Service类型不同。

表2 ELB Ingress支持的Service类型

集群类型

ELB类型

集群内访问(ClusterIP)

节点访问(NodePort)

CCE Standard集群

共享型负载均衡

不支持

支持

独享型负载均衡

不支持

支持

CCE Turbo集群

共享型负载均衡

不支持

支持

独享型负载均衡

支持

不支持

说明:

CCE Turbo集群中的Pod实例单独绑定ENI网卡,ELB直接对接Pod,因此不支持使用节点访问方式。

表3 Nginx Ingress支持的Service类型

集群类型

ELB类型

集群内访问(ClusterIP)

节点访问(NodePort)

CCE Standard集群

共享型负载均衡

支持

支持

独享型负载均衡

支持

支持

CCE Turbo集群

共享型负载均衡

支持

支持

独享型负载均衡

支持

支持

表2 ELB Ingress支持的Service类型

集群类型

ELB类型

集群内访问(ClusterIP)

节点访问(NodePort)

CCE Standard集群

共享型负载均衡

不支持

支持

独享型负载均衡

不支持

支持

CCE Turbo集群

共享型负载均衡

不支持

支持

独享型负载均衡

支持

不支持

说明:

CCE Turbo集群中的Pod实例单独绑定ENI网卡,ELB直接对接Pod,因此不支持使用节点访问方式。

表3 Nginx Ingress支持的Service类型

集群类型

ELB类型

集群内访问(ClusterIP)

节点访问(NodePort)

CCE Standard集群

共享型负载均衡

支持

支持

独享型负载均衡

支持

支持

CCE Turbo集群

共享型负载均衡

支持

支持

独享型负载均衡

支持

支持

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