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Kubernetes 集群部署 Ingress Traefik v2.4

简介: Traefik 是一个开源的可以使服务发布变得轻松有趣的边缘路由器。它负责接收你系统的请求,然后使用合适的组件来对这些请求进行处理。
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前言

Traefik 是一个开源的可以使服务发布变得轻松有趣的边缘路由器。它负责接收你系统的请求,然后使用合适的组件来对这些请求进行处理。

image.png

与众不同之处在于,除了它的许多特性之外,它还可以自动为您的服务发现正确的配置。当 Traefik 检查您的基础设施时,它会发现相关信息,并发现哪个服务为哪个请求提供服务。
Traefik 与每个主要的集群技术都是原生兼容的,比如 Kubernetes、Docker、Docker Swarm、AWS、Mesos、Marathon 等等;并且可以同时处理多个。(它甚至适用于运行在裸机上的遗留软件。) 使用 Traefik,不需要维护和同步单独的配置文件:所有事情都是实时自动发生的(没有重启,没有连接中断)。使用 Traefik,只需要花费时间开发和部署新功能到您的系统,而不是配置和维护其工作状态。

核心概念

1、Edge Router

Traefik 是一个边缘路由器,是你整个平台的大门,拦截并路由每个传入的请求:它知道所有的逻辑和规则,这些规则确定哪些服务处理哪些请求;

image.png

2、Auto Service Discovery

传统的反向代理需要一个配置文件,其中包含路由到你服务的所有可能路由,而 Traefik 会实时检测服务并自动更新路由规则,可以自动服务发现。部署服务时,附加一些信息,告诉 Traefik 服务可以处理的请求的特征。
这意味着当一个服务被部署时,Traefik 会立即检测到它并实时更新路由规则。恰恰相反: 当您从基础设施中移除一项服务时,该路由将相应地消失。

image.png

首先,当启动 Traefik 时,需要定义 entrypoints(入口点),然后,根据连接到这些 entrypoints 的路由来分析传入的请求,来查看他们是否与一组规则相匹配,如果匹配,则路由可能会将请求通过一系列中间件转换过后再转发到你的服务上去。在了解 Traefik 之前有几个核心概念我们必须要了解:

  • Providers 用来自动发现平台上的服务,可以是编排工具、容器引擎或者 key-value 存储等,比如 Docker、Kubernetes、File;
  • Entrypoints 监听传入的流量(端口等…),是网络入口点,它们定义了接收请求的端口(HTTP 或者 TCP);
  • Routers 分析请求(host, path, headers, SSL, …),负责将传入请求连接到可以处理这些请求的服务上去;
  • Services 将请求转发给你的应用(load balancing, …),负责配置如何获取最终将处理传入请求的实际服务;
  • Middlewares 中间件,用来修改请求或者根据请求来做出一些判断(authentication, rate limiting, headers, ...),中间件被附件到路由上,是一种在请求发送到你的服务之前(或者在服务的响应发送到客户端之前)调整请求的一种方法。

安装

1、创建 CRD 资源

创建 traefik-crd.yaml 文件

apiVersion: apiextensions.k8s.io/v1beta1
kind: CustomResourceDefinition
metadata:
  name: ingressroutes.traefik.containo.us
spec:
  group: traefik.containo.us
  version: v1alpha1
  names:
    kind: IngressRoute
    plural: ingressroutes
    singular: ingressroute
  scope: Namespaced
---
apiVersion: apiextensions.k8s.io/v1beta1
kind: CustomResourceDefinition
metadata:
  name: middlewares.traefik.containo.us
spec:
  group: traefik.containo.us
  version: v1alpha1
  names:
    kind: Middleware
    plural: middlewares
    singular: middleware
  scope: Namespaced
---
apiVersion: apiextensions.k8s.io/v1beta1
kind: CustomResourceDefinition
metadata:
  name: ingressroutetcps.traefik.containo.us
spec:
  group: traefik.containo.us
  version: v1alpha1
  names:
    kind: IngressRouteTCP
    plural: ingressroutetcps
    singular: ingressroutetcp
  scope: Namespaced
---
apiVersion: apiextensions.k8s.io/v1beta1
kind: CustomResourceDefinition
metadata:
  name: ingressrouteudps.traefik.containo.us
spec:
  group: traefik.containo.us
  version: v1alpha1
  names:
    kind: IngressRouteUDP
    plural: ingressrouteudps
    singular: ingressrouteudp
  scope: Namespaced
---
apiVersion: apiextensions.k8s.io/v1beta1
kind: CustomResourceDefinition
metadata:
  name: tlsoptions.traefik.containo.us
spec:
  group: traefik.containo.us
  version: v1alpha1
  names:
    kind: TLSOption
    plural: tlsoptions
    singular: tlsoption
  scope: Namespaced
---
apiVersion: apiextensions.k8s.io/v1beta1
kind: CustomResourceDefinition
metadata:
  name: tlsstores.traefik.containo.us
spec:
  group: traefik.containo.us
  version: v1alpha1
  names:
    kind: TLSStore
    plural: tlsstores
    singular: tlsstore
  scope: Namespaced
---
apiVersion: apiextensions.k8s.io/v1beta1
kind: CustomResourceDefinition
metadata:
  name: traefikservices.traefik.containo.us
spec:
  group: traefik.containo.us
  version: v1alpha1
  names:
    kind: TraefikService
    plural: traefikservices
    singular: traefikservice
  scope: Namespaced
---
apiVersion: apiextensions.k8s.io/v1beta1
kind: CustomResourceDefinition
metadata:
  name: serverstransports.traefik.containo.us
spec:
  group: traefik.containo.us
  version: v1alpha1
  names:
    kind: ServersTransport
    plural: serverstransports
    singular: serverstransport
  scope: Namespaced

注意:这里 Traefik 是部署在 default Namespace 下,如果不想部署到配置的 Namespace,需要修改下面部署文件中的 Namespace 参数。

创建资源:

$ kubectl apply -f traefik-crd.yaml

2、创建 RBAC 权限

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。

创建 traefik-rbac.yaml 文件:

## ServiceAccount
apiVersion: v1
kind: ServiceAccount
metadata:
  namespace: default
  name: traefik-ingress-controller
---
## ClusterRole
kind: ClusterRole
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1beta1
metadata:
  name: traefik-ingress-controller
  namespace: default
rules:
  - apiGroups:
      - ""
    resources:
      - services
      - endpoints
      - secrets
    verbs:
      - get
      - list
      - watch
  - apiGroups:
      - extensions
      - networking.k8s.io
    resources:
      - ingresses
      - ingressclasses
    verbs:
      - get
      - list
      - watch
  - apiGroups:
      - extensions
      - networking.k8s.io
    resources:
      - ingresses/status
    verbs:
      - update
  - apiGroups:
      - traefik.containo.us
    resources:
      - ingressroutes
      - ingressroutetcps
      - ingressrouteudps
      - middlewares
      - tlsoptions
      - tlsstores
      - traefikservices
      - serverstransports
    verbs:
      - get
      - list
      - watch
  - apiGroups:
      - networking.x-k8s.io
    resources:
      - gatewayclasses
      - gatewayclasses/status
      - gateways
    verbs:
      - get
      - list
      - watch
  - apiGroups:
      - networking.x-k8s.io
    resources:
      - gatewayclasses/status
    verbs:
      - get
      - patch
      - update
  - apiGroups:
      - networking.x-k8s.io
    resources:
      - gateways/status
    verbs:
      - get
      - patch
      - update
  - apiGroups:
      - networking.x-k8s.io
    resources:
      - httproutes
    verbs:
      - create
      - delete
      - get
      - list
      - patch
      - update
      - watch
  - apiGroups:
      - networking.x-k8s.io
    resources:
      - httproutes/status
    verbs:
      - get
      - patch
      - update
---
## 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: default

创建资源:

kubectl apply -f traefik-rbac.yaml 

3、创建 Traefik 配置文件

由于 Traefik 配置很多,通过 CLI 定义不是很方便,一般时候都会通过配置文件配置 Traefik 参数,然后存入 ConfigMap,将其挂入 Traefik 中。

创建 traefik-config.yaml 文件

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: ""     ## 启用 Kubernetes Ingress 方式来配置路由规则
      kubernetesGateway: ""     ## 启用 Kubernetes Gateway API
    experimental:               
      kubernetesGateway: true   ## 允许使用 Kubernetes Gateway API
    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
    #tracing:                     ## 链路追踪配置,支持 zipkin、datadog、jaeger、instana、haystack 等 
    #  serviceName:               ## 设置服务名称(在链路追踪端收集后显示的服务名)
    #  zipkin:                    ## zipkin配置
    #    sameSpan: true           ## 是否启用 Zipkin SameSpan RPC 类型追踪方式
    #    id128Bit: true           ## 是否启用 Zipkin 128bit 的跟踪 ID
    #    sampleRate: 0.1          ## 设置链路日志采样率(可以配置0.0到1.0之间的值)
    #    httpEndpoint: http://localhost:9411/api/v2/spans     ## 配置 Zipkin Server 端点    

创建资源:

kubectl apply -f traefik-config.yaml

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,这样当程序部署时会自动调度到设置 Label 的节点上。

  • 格式:kubectl label nodes [节点名] [key=value]
 ~  kubectl label nodes s6 IngressProxy=true
node/s6 labeled

查看节点是否设置 Label 成功:

 ~  kubectl get nodes --show-labels
NAME   STATUS                     ROLES    AGE   VERSION   LABELS
s6     Ready                      <none>   25d   v1.19.5   IngressProxy=true,beta.kubernetes.io/arch=amd64,beta.kubernetes.io/os=linux,kubernetes.io/arch=amd64,kubernetes.io/hostname=s6,kubernetes.io/os=linux,node=app

如果想删除标签,可以使用 "kubectl label nodes s6 IngressProxy-" 命令

5、安装 Kubernetes Gateway CRD 资源

由于目前 Kubernetes 集群上默认没有安装 Service APIs,我们需要提前安装 Gateway API 的 CRD 资源,需要确保在 Traefik 安装之前启用 Service APIs 资源。

$ kubectl apply -k "github.com/kubernetes-sigs/service-apis/config/crd?ref=v0.1.0"

更多内容请参考官网:https://traefik.io/blog/getting-started-with-traefik-and-the-new-kubernetes-gateway-api/

6、Kubernetes 部署 Traefik

下面将用 DaemonSet 方式部署 Traefik,便于在多服务器间扩展,用 hostport 方式绑定服务器 80、443 端口,方便流量通过物理机进入 Kubernetes 内部。

创建 traefik-deploy.yaml 文件:

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:v2.4.3
          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"
          readinessProbe:
            httpGet:
              path: /ping
              port: 8080
            failureThreshold: 3
            initialDelaySeconds: 10
            periodSeconds: 10
            successThreshold: 1
            timeoutSeconds: 5
          livenessProbe:
            httpGet:
              path: /ping
              port: 8080
            failureThreshold: 3
            initialDelaySeconds: 10
            periodSeconds: 10
            successThreshold: 1
            timeoutSeconds: 5    
      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"
        

创建资源文件:

$ kubectl apply -f traefik-deploy.yaml 

配置HTTP路由规则

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,上面部署 Traefik 时开启了 Traefik Dashboard,这是 Traefik 提供的视图看板,所以,首先配置基于 HTTP 的 Traefik Dashboard 路由规则,使外部能够访问 Traefik Dashboard。然后,再配置基于 HTTPS 的 Kubernetes Dashboard 的路由规则,这里使用 Ingress 方式进行演示。

创建 traefik-dashboard-ingress.yaml 文件

apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: Ingress
metadata:
  name: traefik-dashboard-ingress
  namespace: default
  annotations:
    kubernetes.io/ingress.class: traefik
    traefik.ingress.kubernetes.io/router.entrypoints: web
spec:
  rules:
    - host: traefik.7dresar.com
      http:
        paths:
          - pathType: Prefix
            path: /
            backend:
              service:
                name: traefik
                port:
                  number: 8080

创建资源:

$ kubectl apply -f traefik-dashboard-ingress.yaml

更多路由规则可言参考 Traefik 文档:https://doc.traefik.io/traefik/v2.4/routing/providers/kubernetes-ingress/

路由规则应用

第一步,配置 Host 文件

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 所在节点服务器的 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:

192.168.1.2  traefik.7dresar.com

第二步,访问对应应用

打开浏览器输入地址:http://traefik.7dresar.com 打开 Traefik Dashboard。

image.png

本文源码:

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「7DGroup」技术公众号作者, InfoQ签约作者,CSDN博客专家、测试领域优质创作者,华为云云享专家、2021年度华为云社区十佳博主,掘金2021年度人气作者No.12,极客时间《全链路压测实战30讲》专栏作者之一,极客时间《性能测试实战30讲》、《高楼的性能工程实战课》专栏编委。
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