外部访问

2024年11月20日

柏拉文

越努力，越幸运

一、认识

在 Kubernetes 中，Service 外部访问指的是允许集群外部的用户或系统访问集群内的服务（Pods）。这种访问方式通常用于将内部服务暴露给外界，如访问 Web 应用、API 服务等。Kubernetes 提供以下几种方式来实现 Service 的外部访问：

Ingress: Ingress 是 Kubernetes 的 HTTP 和 HTTPS 路由入口，使用域名将外部请求转发到内部的 Service。
NodePort: 通过集群节点的某个固定端口（30000-32767 范围内）暴露 Service，外部用户可以通过 NodeIP:NodePort 访问。
LoadBalancer: 通过云服务商的负载均衡器（如 AWS ELB、GCP LB），直接向外暴露一个外部 IP 地址。
ExternalName: 将 Kubernetes 内部服务映射到外部 DNS 名称，用于访问外部服务。
Port Forwarding: 通过 kubectl port-forward 将本地机器的端口映射到 Pod。

二、Ingress

Ingress: Ingress 是 Kubernetes 的 HTTP 和 HTTPS 路由入口，使用域名将外部请求转发到内部的 Service。支持路径和主机路由，适合复杂架构。配置稍复杂，需要部署 Ingress Controller。适合需要基于域名访问服务，支持路径和主机路由规则，适合大型项目或微服务架构。结合 Ingress Controller（如 Nginx、Traefik）替代 NodePort/LoadBalancer，提供更灵活的路由控制。

2.1 部署 Service

1. 创建两个 Service 和 Deployment: 用来模拟分别使用两个路径访问不同内容

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: web1
  labels:
    app: web1
spec:
  selector:
    app: web1
  ports:
    - protocol: TCP
      port: 80
      targetPort: 80
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: web2
  labels:
    app: web2
spec:
  selector:
    app: web2
  ports:
    - protocol: TCP
      port: 80
      targetPort: 80
---
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: web1
spec:
  replicas: 2
  selector:
    matchLabels:
      app: web1
  template:
    metadata:
      labels:
        app: web1
    spec:
      containers:
      - name: web1
        image: registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/bolawen/nginx:1.27.1-perl-linux-arm64
        ports:
        - containerPort: 80
---
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: web2
spec:
  replicas: 2
  selector:
    matchLabels:
      app: web2
  template:
    metadata:
      labels:
        app: web2
    spec:
      containers:
      - name: web2
        image: registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/bolawen/nginx:1.27.1-perl-linux-arm64
        ports:
        - containerPort: 80

2. 应用配置

kubectl apply -f app.yaml

3. 验证服务和 Pod 是否启动成功

kubectl get pods,svc

2.2 安装 Controller

Kubernetes 需要一个 Ingress Controller 来解析和实现 Ingress 规则。常见的 Ingress Controller：

Traefik
HAProxy
NGINX Ingress Controller

1. 使用 YAML 安装 NGINX Ingress Controller: 下载 yaml 部署文件

wget https://raw.githubusercontent.com/kubernetes/ingress-nginx/controller-v1.5.1/deploy/static/provider/cloud/deploy.yaml

2. 下载并上传所需镜像: 在可科学上网的机器上下载 arm64 镜像，并上传到阿里云个人镜像仓库。

# 1. ingress-nginx/controller
docker pull --platform linux/arm64 registry.k8s.io/ingress-nginx/controller:v1.5.1

docker inspect registry.k8s.io/ingress-nginx/controller:v1.5.1 | grep Architecture

docker tag registry.k8s.io/ingress-nginx/controller:v1.5.1 registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/bolawen/ingress-nginx-controller:v1.5.1-linux-arm64

docker push registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/bolawen/ingress-nginx-controller:v1.5.1-linux-arm64

# 2. ingress-nginx/kube-webhook-certgen
docker pull --platform linux/arm64 registry.k8s.io/ingress-nginx/kube-webhook-certgen:v20220916-gd32f8c343

docker inspect registry.k8s.io/ingress-nginx/kube-webhook-certgen:v20220916-gd32f8c343 | grep Architecture

docker tag registry.k8s.io/ingress-nginx/kube-webhook-certgen:v20220916-gd32f8c343 registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/bolawen/ingress-nginxkube-webhook-certgen:v20220916-gd32f8c343

docker push registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/bolawen/ingress-nginxkube-webhook-certgen:v20220916-gd32f8c343

3. 修改 deploy.yaml 配置文件

# 1. 搜索 images 替换镜像 
# 2. 把 LoadBalancer 修改成 NodePort
# 3. 去掉 dnsPolicy: ClusterFirst, 在下面添加 
     dnsPolicy: ClusterFirstWithHostNet 
     hostNetwork: true

4. 应用 deploy.yaml 配置文件

# 安装
kubectl apply -f deploy.yaml

# 如需删除

kubectl delete -f deploy.yaml

# 如需强制删除 
kubectl delete pod -n ingress-nginx --all --grace-period=0 --force

5. 验证 ingress-nginx 状态

# 1. 检查 ingress-nginx 控制器的 Pods 状态
kubectl get pods -n ingress-nginx
kubectl get svc -n ingress-nginx

# 2. 查看 ingress-nginx 控制器的 Pods 日志 
kubectl describe pod -n ingress-nginx <PodName>

2.3 编写 Ingress 文件

创建 Ingress 配置创建 ingress.yaml 文件：

apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: Ingress
metadata:
  name: example-ingress
  annotations:
    nginx.ingress.kubernetes.io/rewrite-target: /
spec:
  rules:
  - host: my-app.local
    http:
      paths:
      - path: /web1
        pathType: Prefix
        backend:
          service:
            name: web1
            port:
              number: 80
      - path: /web2
        pathType: Prefix
        backend:
          service:
            name: web2
            port:
              number: 80

2.4 部署 Ingress 服务

kubectl apply -f ingress.yaml

2.5 验证 Ingress 服务

kubectl get ingress

2.6 测试 Ingress 服务

1. 编辑 /etc/hosts: 添加以下条目，将 my-app.local 指向集群的外部 IP 地址：

<CLUSTER-EXTERNAL-IP> my-app.local

2. 访问如下路径测试

http://my-app.local/web1
http://my-app.local/web2

三、NodePort

NodePort: 通过集群节点的某个固定端口（30000-32767 范围内）暴露 Service，外部用户可以通过 NodeIP:NodePort 访问。简单易用，配置轻量级。每个服务占用一个端口，安全性较低。适合简单的测试环境或小型集群。

3.1 访问

1. 创建 Service: 注意: 注意，环境变量仅在 Pod 启动时注入。因此，必须先创建 Service, 然后创建 Deployment.

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: test-service
  labels:
    app: test-nginx
spec:
  selector:
    app: test-nginx
  type: NodePort
  ports:
    - port: 80
      name: nginx-server
      protocol: TCP
      targetPort: 80
      nodePort: 30001

kubectl apply -f test-service.yaml

2. 创建 Deployment

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: test-deployment
  labels:
    app: test-nginx
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: test-nginx
  template:
    metadata:
      labels:
        app: test-nginx
    spec:
      containers:
        - name: test-nginx
          image: registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/bolawen/nginx:1.27.1-perl-linux-arm64
          ports:
            - containerPort: 80

kubectl apply -f test-deployment.yaml

3. 查看 Node IP

kubectl get node // 查看 Node 节点 Name

kubectl describe node [Node Name] // 查看 Node 节点信息， 找到 InternalIP 就是当前 Node 节点的 IP 地址

4. 基于 Node IP 外部访问

http://<NodeIP>:30001

四、LoadBalancer

LoadBalancer: 通过云服务商的负载均衡器（如 AWS ELB、GCP LB），直接向外暴露一个外部 IP 地址。自动化配置云负载均衡，易于使用。依赖云提供商，可能产生额外成本。适合运行在云环境中，需要自动化负载均衡器配置。

4.1 访问

1. 创建 Service: 注意: 注意，环境变量仅在 Pod 启动时注入。因此，必须先创建 Service, 然后创建 Deployment.

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: test-service
spec:
  selector:
    app: test-nginx
  type: LoadBalancer
  ports:
    - port: 80         # Service 内部端口
      targetPort: 8080 # Pod 暴露的端口

kubectl apply -f test-service.yaml

2. 创建 Deployment

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: test-deployment
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: test-nginx
  template:
    metadata:
      labels:
        app: test-nginx
    spec:
      containers:
        - name: test-nginx
          image: registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/bolawen/nginx:1.27.1-perl-linux-arm64
          ports:
            - containerPort: 80

kubectl apply -f test-deployment.yaml

3. 外部访问: 部署后，Kubernetes 会创建一个云负载均衡器，并分配一个外部 IP 地址。

http://<External-IP>

五、ExternalName

ExternalName: 将 Kubernetes 内部服务映射到外部 DNS 名称，用于访问外部服务。集群内外部服务映射，配置简单。仅支持 DNS 名称，功能有限。适合集群内部需要通过 Service 访问外部资源。

5.1 访问

1. 创建 Service: 注意: 注意，环境变量仅在 Pod 启动时注入。因此，必须先创建 Service, 然后创建 Deployment.

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: test-service
spec:
  selector:
    app: test-nginx
  type: ExternalName
  externalName: api.external.com

kubectl apply -f test-service.yaml

2. 创建 Deployment

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: test-deployment
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: test-nginx
  template:
    metadata:
      labels:
        app: test-nginx
    spec:
      containers:
        - name: test-nginx
          image: registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/bolawen/nginx:1.27.1-perl-linux-arm64
          ports:
            - containerPort: 80

kubectl apply -f test-deployment.yaml

3. 外部访问: 内部 Pods 通过 external-service 访问 api.external.com。

六、Port Forwarding

Port Forwarding: 通过 kubectl port-forward 将本地机器的端口映射到 Pod。简单临时调试方式，无需额外配置。仅用于临时调试，性能和稳定性不足。适合调试、测试时临时访问。

6.1 访问

1. 转发

kubectl port-forward svc/my-service 8080:80

2. 访问

http://localhost:8080

一、认识​

二、Ingress​

2.1 部署 Service​

2.2 安装 Controller​

2.3 编写 Ingress 文件​

2.4 部署 Ingress 服务​

2.5 验证 Ingress 服务​

2.6 测试 Ingress 服务​

三、NodePort​

3.1 访问​

四、LoadBalancer​

4.1 访问​

五、ExternalName​

5.1 访问​

六、Port Forwarding​

6.1 访问​

一、认识

二、Ingress

2.1 部署 Service

2.2 安装 Controller

2.3 编写 Ingress 文件

2.4 部署 Ingress 服务

2.5 验证 Ingress 服务

2.6 测试 Ingress 服务

三、NodePort

3.1 访问

四、LoadBalancer

4.1 访问

五、ExternalName

5.1 访问

六、Port Forwarding

6.1 访问