第二篇 kubernetes 集群部署 Traefik-ingress

1.什么是ingress？

k8s 对外暴露服务（service）主要有两种方式：NotePort, LoadBalance；
此外externalIP也可以使各类service对外提供服务，但是当集群服务很多的时候，NodePort方式最大的缺点是会占用很多集群机器的端口；
LB方式最大的缺点则是每个service一个LB又有点浪费和麻烦，并且需要k8s之外的支持；
而ingress则只需要一个NodePort或者一个LB就可以满足所有service对外服务的需求。

2.ingress介绍

#k8s内部并没有自带代理程序完成这种规则转发。
ingress-controller 是一个代理服务器，将ingress的规则能真正实现的方式。
常用的有Nginx-Ingress-Controller，Traefik-Ingress-Controller,  Haproxy-Ingress-Controller。

要理解ingress，需要区分两个概念，ingress和ingress-controller：
#ingress对象：
指的是k8s中的一个api对象，一般用yaml配置。作用是定义请求如何转发到service的规则，可以理解为配置模板。
#ingress-controller：
具体实现反向代理及负载均衡的程序，对ingress定义的规则进行解析，根据配置的规则来实现请求转发。
简单来说，ingress-controller才是负责具体转发的组件，通过各种方式将它暴露在集群入口，外部对集群的请求流量会先到ingress-controller，而ingress对象是用来告诉ingress-controller该如何转发请求，比如哪些域名哪些path要转发到哪些服务等等。

3.对比nginx 和 traefik

#nginx:
使用nginx作为前端负载均衡，通过ingress controller不断的和kubernetes api交互，实时获取后端service，pod等的变化，然后动态更新nginx配置，并刷新使配置生效，达到服务发现的目的。

#traefik:
traefik本身设计的就能够实时跟kubernetes api交互，感知后端service，pod等的变化，自动更新配置并重载。

相对来说traefik更快速方便，同时支持更多的特性，使反向代理，负载均衡更直接更高效。可参考下图功能对比：

4.在 kubernetes 集群部署 Traefik-ingress

#traefik简介
https://traefik.cn/
https://docs.traefik.io/

Traefik 是一个为了让部署微服务更加便捷而诞生的现代HTTP反向代理、负载均衡工具。 它支持多种后台 (Docker, Swarm, Kubernetes, Marathon, Mesos, Consul, Etcd, Zookeeper, BoltDB, Rest API, file…) 来自动化、动态的应用它的配置文件设置。

#kubernetes部署
traefik有多种部署方式，可以以deploymen/daemonset方式手动部署，也可以使用helm来快速部署。

#helm部署参考：https://github.com/containous/traefik-helm-chart

#下面使用daemonset方式部署，部署版本：traefik v2.1.2

#mkdir /root/k8s/ingress  &&  cd  /root/k8s/ingress

(1)创建 CRD 资源

参考：https://docs.traefik.io/routing/providers/kubernetes-crd/
展开Configuration Examples有相关示例yaml。
在 traefik v2.1 版本后，开始使用 CRD（Custom Resource Definition）来完成路由配置等，所以需要提前创建 CRD 资源。
#cat traefik-crd.yaml
## IngressRoute
apiVersion: apiextensions.k8s.io/v1beta1
kind: CustomResourceDefinition
metadata:
  name: ingressroutes.traefik.containo.us
spec:
  scope: Namespaced
  group: traefik.containo.us
  version: v1alpha1
  names:
    kind: IngressRoute
    plural: ingressroutes
    singular: ingressroute
---
## IngressRouteTCP
apiVersion: apiextensions.k8s.io/v1beta1
kind: CustomResourceDefinition
metadata:
  name: ingressroutetcps.traefik.containo.us
spec:
  scope: Namespaced
  group: traefik.containo.us
  version: v1alpha1
  names:
    kind: IngressRouteTCP
    plural: ingressroutetcps
    singular: ingressroutetcp
---
## Middleware
apiVersion: apiextensions.k8s.io/v1beta1
kind: CustomResourceDefinition
metadata:
  name: middlewares.traefik.containo.us
spec:
  scope: Namespaced
  group: traefik.containo.us
  version: v1alpha1
  names:
    kind: Middleware
    plural: middlewares
    singular: middleware
---
## TLSOption
apiVersion: apiextensions.k8s.io/v1beta1
kind: CustomResourceDefinition
metadata:
  name: tlsoptions.traefik.containo.us
spec:
  scope: Namespaced
  group: traefik.containo.us
  version: v1alpha1
  names:
    kind: TLSOption
    plural: tlsoptions
    singular: tlsoption
---
## TraefikService
apiVersion: apiextensions.k8s.io/v1beta1
kind: CustomResourceDefinition
metadata:
  name: traefikservices.traefik.containo.us
spec:
  scope: Namespaced
  group: traefik.containo.us
  version: v1alpha1
  names:
    kind: TraefikService
    plural: traefikservices
    singular: traefikservice

#kubectl apply -f traefik-crd.yaml

(2)创建RBAC资源

参考：https://docs.traefik.io/routing/providers/kubernetes-crd/
Kubernetes 在 1.6 版本中引入了基于角色的访问控制（RBAC）策略，方便对 Kubernetes 资源和 API 进行细粒度控制。Traefik 需要一定的权限，所以这里提前创建好 Traefik ServiceAccount 并分配一定的权限。
#cat traefik-rbac.yaml
## ServiceAccount
apiVersion: v1
kind: ServiceAccount
metadata:
  namespace: kube-system
  name: traefik-ingress-controller
---
## ClusterRole
kind: ClusterRole
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1beta1
metadata:
  name: traefik-ingress-controller
rules:
  - apiGroups: [""]
    resources: ["services","endpoints","secrets"]
    verbs: ["get","list","watch"]
  - apiGroups: ["extensions"]
    resources: ["ingresses"]
    verbs: ["get","list","watch"]
  - apiGroups: ["extensions"]
    resources: ["ingresses/status"]
    verbs: ["update"]
  - apiGroups: ["traefik.containo.us"]
    resources: ["middlewares"]
    verbs: ["get","list","watch"]
  - apiGroups: ["traefik.containo.us"]
    resources: ["ingressroutes"]
    verbs: ["get","list","watch"]
  - apiGroups: ["traefik.containo.us"]
    resources: ["ingressroutetcps"]
    verbs: ["get","list","watch"]
  - apiGroups: ["traefik.containo.us"]
    resources: ["tlsoptions"]
    verbs: ["get","list","watch"]
  - apiGroups: ["traefik.containo.us"]
    resources: ["traefikservices"]
    verbs: ["get","list","watch"]
---
## ClusterRoleBinding
kind: ClusterRoleBinding
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1beta1
metadata:
  name: traefik-ingress-controller
roleRef:
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
  kind: ClusterRole
  name: traefik-ingress-controller
subjects:
  - kind: ServiceAccount
    name: traefik-ingress-controller
    namespace: kube-system

# kubectl apply -f traefik-rbac.yaml -n kube-system

(3)创建configmap

由于 Traefik 配置很多，通过 CLI 定义不是很方便，一般选择将其配置选项放到配置文件中，然后存入 ConfigMap，将其挂入 traefik 中。

#cat  traefik-config.yaml :
kind: ConfigMap
apiVersion: v1
metadata:
  name: traefik-config
data:
  traefik.yaml: |-
    ping: ""                    ## 启用 Ping
    serversTransport:
      insecureSkipVerify: true  ## Traefik 忽略验证代理服务的 TLS 证书
    api:
      insecure: true            ## 允许 HTTP 方式访问 API
      dashboard: true           ## 启用 Dashboard
      debug: false              ## 启用 Debug 调试模式
    metrics:
      prometheus: ""            ## 配置 Prometheus 监控指标数据，并使用默认配置
    entryPoints:
      web:
        address: ":80"          ## 配置 80 端口，并设置入口名称为 web
      websecure:
        address: ":443"         ## 配置 443 端口，并设置入口名称为 websecure
    providers:
      kubernetesCRD: ""         ## 启用 Kubernetes CRD 方式来配置路由规则
      kubernetesIngress: ""     ## 启动 Kubernetes Ingress 方式来配置路由规则
    log:
      filePath: ""              ## 设置调试日志文件存储路径，如果为空则输出到控制台
      level: error              ## 设置调试日志级别
      format: json              ## 设置调试日志格式
    accessLog:
      filePath: ""              ## 设置访问日志文件存储路径，如果为空则输出到控制台
      format: json              ## 设置访问调试日志格式
      bufferingSize: 0          ## 设置访问日志缓存行数
      filters:
        #statusCodes: ["200"]   ## 设置只保留指定状态码范围内的访问日志
        retryAttempts: true     ## 设置代理访问重试失败时，保留访问日志
        minDuration: 20         ## 设置保留请求时间超过指定持续时间的访问日志
      fields:                   ## 设置访问日志中的字段是否保留（keep 保留、drop 不保留）
        defaultMode: keep       ## 设置默认保留访问日志字段
        names:                  ## 针对访问日志特别字段特别配置保留模式
          ClientUsername: drop  
        headers:                ## 设置 Header 中字段是否保留
          defaultMode: keep     ## 设置默认保留 Header 中字段
          names:                ## 针对 Header 中特别字段特别配置保留模式
            User-Agent: redact
            Authorization: drop
            Content-Type: keep

#创建Traefik ConfigMap 资源

# kubectl apply -f traefik-config.yaml -n kube-system

(4)节点设置label标签

由于是 Kubernetes DeamonSet 这种方式部署 Traefik，所以需要提前给节点设置 Label，这样当程序部署时 Pod 会自动调度到设置 Label 的节点上。

#节点设置 Label 标签
#kubectl label nodes master.k8s.com IngressProxy=true
#kubectl label nodes node.k8s.com IngressProxy=true
#查看节点是否设置 Label 成功
#kubectl get nodes --show-labels

#如果想删除标签，可以使用
#kubectl label nodes node.k8s.com IngressProxy-

(5)部署traefik
使用 DaemonSet 方式部署，便于在多服务器间扩展，用 hostport 方式占用服务器 80、443 端口，方便流量进入。

#创建 traefik 部署文件 traefik-deploy.yaml

apiVersion: v1
kind: ServiceAccount
metadata:
  name: traefik-ingress-controller
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: traefik
spec:
  ports:
    - name: web
      port: 80
    - name: websecure
      port: 443
    - name: admin
      port: 8080
  selector:
    app: traefik
---
apiVersion: apps/v1
kind: DaemonSet
metadata:
  name: traefik-ingress-controller
  labels:
    app: traefik
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: traefik
  template:
    metadata:
      name: traefik
      labels:
        app: traefik
    spec:
      serviceAccountName: traefik-ingress-controller
      terminationGracePeriodSeconds: 1
      containers:
        - image: traefik:v2.1.2
          name: traefik-ingress-lb
          ports:
            - name: web
              containerPort: 80
              hostPort: 80         ## 将容器端口绑定所在服务器的 80 端口
            - name: websecure
              containerPort: 443
              hostPort: 443        ## 将容器端口绑定所在服务器的 443 端口
            - name: admin
              containerPort: 8080  ## Traefik Dashboard 端口
          resources:
            limits:
              cpu: 2000m
              memory: 1024Mi
            requests:
              cpu: 1000m
              memory: 1024Mi
          securityContext:
            capabilities:
              drop:
                - ALL
              add:
                - NET_BIND_SERVICE
          args:
            - --configfile=/config/traefik.yaml
          volumeMounts:
            - mountPath: "/config"
              name: "config"
      volumes:
        - name: config
          configMap:
            name: traefik-config 
      tolerations:              ## 设置容忍所有污点，防止节点被设置污点
        - operator: "Exists"
      nodeSelector:             ## 设置node筛选器，在特定label的节点上启动
        IngressProxy: "true"

#部署 Traefik
#kubectl apply -f traefik-deploy.yaml  -n kube-system

#到此 Traefik v2.1 应用已经部署完成。

Traefik 路由规则配置

(1)、配置 HTTP 路由规则 （Traefik Dashboard 为例）
Traefik 应用已经部署完成，但是想让外部访问 Kubernetes 内部服务，还需要配置路由规则，这里开启了 Traefik Dashboard 配置，所以首先配置 Traefik Dashboard 看板的路由规则，使外部能够访问 Traefik Dashboard。

创建 Traefik Dashboard 路由规则文件 traefik-dashboard-route.yaml

apiVersion: traefik.containo.us/v1alpha1
kind: IngressRoute
metadata:
  name: traefik-dashboard-route
spec:
  entryPoints:
    - web
  routes:
    - match: Host(`traefik.k8s.com`)
      kind: Rule
      services:
        - name: traefik
          port: 8080
创建 Traefik Dashboard 路由规则对象

# kubectl apply -f traefik-dashboard-route.yaml -n kube-system

接下来配置 Hosts，客户端想通过域名访问服务，必须要进行 DNS 解析，由于这里没有 DNS 服务器进行域名解析，所以修改 hosts 文件将 Traefik 指定节点的 IP 和自定义 host 绑定。打开电脑的 Hosts 配置文件，往其加入下面配置：

192.168.25.66  traefik.k8s.com

配置完成后，打开浏览器输入地址：http://traefik.k8s.com打开 Traefik Dashboard。

(2)、配置 HTTPS 路由规则（Kubernetes Dashboard 为例）
这里我们创建 Kubernetes 的 Dashboard 看板，它是 Https 协议方式，由于它是需要使用 Https 请求，所以我们配置基于 Https 的路由规则并指定证书。

创建证书文件

# 创建自签名证书
# openssl req -x509 -nodes -days 3650 -newkey rsa:2048 -keyout tls.key -out tls.crt -subj "/CN=master.k8s.com"

# 将证书存储到 Kubernetes Secret 中
# kubectl create secret generic cloud-mydlq-tls --from-file=tls.crt --from-file=tls.key -n kubernetes-dashboard
创建 Traefik Dashboard 路由规则文件 kubernetes-dashboard.yaml

apiVersion: traefik.containo.us/v1alpha1
kind: IngressRoute
metadata:
  name: kubernetes-dashboard-route
spec:
  entryPoints:
    - websecure
  tls:
    secretName: cloud-mydlq-tls
  routes:
    - match: Host(`master.k8s.com`) 
      kind: Rule
      services:
        - name: kubernetes-dashboard
          port: 443
创建 Kubernetes Dashboard 路由规则对象

# kubectl apply -f kubernetes-dashboard.yaml -n kubernetes-dashboard
跟上面一样，配置 Hosts 文件

192.168.25.65  master.k8s.com
配置完成后，打开浏览器输入地址：https://master.k8s.com 打开 Dashboard Dashboard。