Kubernetes Gateway API 攻略:解锁集群流量服务新维度!
Kubernetes Gateway API 剛剛 GA,旨在改進將集群服務暴露給外部的過程。這其中包括一套更標準、更強大的 API資源,用于管理已暴露的服務。在這篇文章中,我將介紹 Gateway API 資源,并以 Istio 為例來展示這些資源是如何關聯的。通過這個示例,你將了解 Gateway API 的各個組成部分如何配合以將流量傳遞到后端服務。
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背 景
允許外部與 Kubernetes 集群內的服務通信是 administrator 需要執行的最基本任務之一。Service 在 IP 層面上提供的功能十分有限,且缺乏根據應用層數據(如 DNS 主機名或 HTTP 路徑)路由流量的能力。因此 Kubernetes 提供了 Ingress API 來實現應用層路由。
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然而,Ingress API 有一些限制。Ingress2gateway 的公告[1]清楚地列出了這些限制:
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Ingress 側重于 HTTP 流量,因此用戶需要找到其他解決方案來處理 UDP、TCP 或其他協議。
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Ingress 資源混合了基礎架構和應用程序配置,讓細粒度的基于角色的訪問控制(RBAC)的實施變得較為困難。
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第二點對于已經熟悉 Ingress 的用戶來說是最明顯的。在平臺工程中提供強大的 RBAC 是集群管理的關鍵步驟。將基礎設施組件(負載均衡器、配置等)的權限與流量路由規則的權限分開,能夠讓權限的邊界更加清晰。
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接下來我將介紹 Gateway API 如何劃分這些資源,以及它們如何最終結合在一起來路由流量。
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設置測試環境
本文使用運行 Istio 和一個示例工作負載的測試環境來檢查和理解各種 Gateway API 資源。如果你也想上手嘗試,可以復制這個環境。
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我用的是 K3s,使用 Kubernetes 集群也是類似的操作。如果選擇使用 K3s,則在安裝時不要啟用 Traefik:
$ curl -sfL https://get.k3s.io | INSTALL_K3S_EXEC="server --disable=traefik" sh -
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首先,部署 Gateway API CRD(Custom Resource Definitions),并按照官方文檔安裝 Istio(https://istio.io/latest/docs/tasks/traffic-management/ingress/gateway-api/):
# Install the CRDs
$ kubectl get crd gateways.gateway.networking.k8s.io &> /dev/null || \
{ kubectl kustomize "github.com/kubernetes-sigs/gateway-api/config/crd?ref=v0.8.0" | kubectl apply -f -; }
customresourcedefinition.apiextensions.k8s.io/gatewayclasses.gateway.networking.k8s.io created
customresourcedefinition.apiextensions.k8s.io/gateways.gateway.networking.k8s.io created
customresourcedefinition.apiextensions.k8s.io/httproutes.gateway.networking.k8s.io created
customresourcedefinition.apiextensions.k8s.io/referencegrants.gateway.networking.k8s.io created
# Install Istio
$ istioctl install --set profile=minimal -y
? Istio core installed
? Istiod installed
? Installation complete
Made this installation the default for injection and validation.
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接下來創建一個簡單的工作負載,比如一個 Nginx deployment ,并通過 deservice 將其暴露:
# Deployment.yaml
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apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
labels:
app: nginx
name: nginx
spec:
replicas: 3
selector:
matchLabels:
app: nginx
template:
metadata:
creationTimestamp: null
labels:
app: nginx
spec:
containers:
- image: nginx:latest
name: nginx
# Service.yaml
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
labels:
app: nginx
name: nginx
namespace: default
spec:
ports:
- port: 80
protocol: TCP
targetPort: 80
selector:
app: nginx
type: ClusterIP
$ kubectl apply -f Deployment.yaml
deployment.apps/nginx created
$ kubectl apply -f Service.yaml
service/nginx created
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以上就是你用來理解 Gateway API 所需的全部基礎設施。
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了解 Gateway API 資源
想要使用 Gateway API,有三種資源類型你需要明確了解:
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GatewayClass -
Gateway -
路由資源,比如
HTTPRoute或GRPCRoute。GA 版本僅包含在 v1 通道中到HTTPRoute。
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這些資源在標準 Ingress API 或自定義提供商負載均衡器和路由工具提供的 CRD 中以各種方式組合在一起。通過將這些資源拆分為單獨的組件,Gateway API 實現了關注點分離和強大的、細粒度的訪問控制。
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讓我們逐個了解這些資源,以了解它們之間的關系。
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了解 GatewayClass 資源
GatewayClass資源的作用與現有 Ingress API 中的 IngressClass相同,類似于 Storage API 中的 StorageClass。它定義了可以創建的 Gateway類別。通常,此資源由你的基礎架構平臺(如 EKS 或 GKE)提供。也可以由第三方的 Ingress Controller 提供,例如 Istio 或 Nginx。Istio 包含兩個 GatewayClasses:
$ kubectl get gatewayclass
NAME CONTROLLER ACCEPTED AGE
istio-remote istio.io/unmanaged-gateway True 19h
istio istio.io/gateway-controller True 19h
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spec字段提供了有關實現 GatewayClass功能的 controller 的信息,它定義了整個集群使用的控制器,而 GatewayClasses 是集群范圍的資源,適用于所有命名空間。
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$ kubectl get gatewayclass istio -o yaml
apiVersion: gateway.networking.k8s.io/v1beta1
kind: GatewayClass
metadata:
creationTimestamp: "2023-10-30T02:15:11Z"
generation: 1
name: istio
resourceVersion: "636"
uid: dea0bb44-5f1b-4d23-8f7f-c34f70b4603c
spec:
controllerName: istio.io/gateway-controller
description: The default Istio GatewayClass
status:
conditions:
- lastTransitionTime: "2023-10-30T02:15:11Z"
message: Handled by Istio controller
observedGeneration: 1
reason: Accepted
status: "True"
type: Accepted
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GatewayClass還可以指定傳遞給控制器的參數。這樣上游項目能夠進一步定制向集群管理員公開的配置。也就是說, GatewayClass允許集群管理員專注于將其流量暴露給外部,而不必擔心例如在底層基礎設施上如何創建負載均衡器等實現細節。
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創建 Gateway
Gateway 代表在基礎設施提供商中實例化的負載均衡器服務。它可以是一個實際的云負載均衡器,用于處理流量。也可以代表現有負載均衡器中的虛擬配置。然后通過 GatewayClass 進行抽象。Cluster operator 專注于定義必要的 Gateway 資源,無需擔心由 GatewayClass 處理的實現細節。
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Gateway 在其規范中引用了一個 GatewayClass。下面的示例使用 istio 類,并定義了一個響應端口 8080 上 *.example.com 的 HTTP 請求的單個偵聽器:
# Gateway.yaml
---
apiVersion: gateway.networking.k8s.io/v1beta1
kind: Gateway
metadata:
name: tutorial-gw
namespace: default
spec:
gatewayClassName: istio
listeners:
- name: default
hostname: "*.example.com"
port: 8080
protocol: HTTP
allowedRoutes:
namespaces:
from: All
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使用 Istio 在創建 Gateway 時還會相應配置Deployment和 Service 來處理流量。GatewayClass 的控制器負責為 Gateway 處理所需的基礎設施或配置的設置:
$ kubectl get pods
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
tutorial-gw-istio-65bfccf7c-45c4w 1/1 Running 2 (6m31s ago) 18h
$ kubectl get service
NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE
tutorial-gw-istio LoadBalancer 10.43.126.90 192.168.122.10 15021:31348/TCP,8080:31728/TCP 18h
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這里需要注意的是 Gateway 中沒有定義路由規則。Gateways 代表基礎設施的配置,這種分離對于實現 RBAC 至關重要。訪問控制模型允許 cluster operator 配置可用的Gateways ,讓用戶在其路由資源中引用,而無需暴露對基礎設施配置本身的訪問。
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創建路由
現有的 Ingress API 僅支持 HTTP 和 HTTPS 服務,這是一個比較大的限制。
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而新的 Gateway API 為各種入站流量類型提供通用支持。 HTTPRoute、TCPRoute 、 TLSRoute 、 GRPCRoute 等資源在特定 Gateway 上指定了實際的流量路由。Gateway API 的 GA 版本只在標準的 v1 通道中包含了 HTTPRoute資源,在未來的版本中將會有更多的協議支持。
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HTTPRoute資源指定與用于暴露服務的 Gateway 的連接,以及一系列規則來將流量路由到適當的后端。下面的示例將 HTTPRoute附加到 tutorial-gw Gateway,并指定規則將所有流量路由到 nginx Service:
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apiVersion: gateway.networking.k8s.io/v1beta1
kind: HTTPRoute
metadata:
name: tutorial-route
namespace: default
spec:
parentRefs:
- group: gateway.networking.k8s.io
kind: Gateway
name: tutorial-gw
rules:
- backendRefs:
- group: ""
kind: Service
name: nginx
port: 80
weight: 1
matches:
- path:
type: PathPrefix
value: /
$ kubectl apply -f HTTPRoute.yaml
httproute.gateway.networking.k8s.io/tutorial-route created
$ kubectl get httproute
NAME HOSTNAMES AGE
tutorial-route 6s
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綜合以上
Gateway API 將許多傳統上包含在單個資源定義中的資源拆分開來。要跟蹤所有這些資源之間的連接可能有點困難,這里我將資源之間的關系圖展示如下:
Gateway API 資源之間的關系
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快速回顧
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GatewayClass定義了可以部署的 Gateway 類型。通常由基礎設施提供商提供。在本示例中,Istio 定義了GatewayClass。 -
Gateway是負載均衡基礎設施的實例化。這可以是在云環境中部署的實際負載均衡器,也可以是針對現有負載均衡器執行的一些配置。無論哪種方式,通過簡單地引用所需的GatewayClass,就能從 cluster administrator 中抽象出來。 -
HTTPRoute(或任何其他支持的 Route 資源)定義了處理流量的實際規則。這些路由附加到特定的 Gateway,最終決定了流量的轉發。
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有了所有這些配置,就可以對服務進行測試請求。本示例Gateway 配置為偵聽端口 8080 上 *.example.com 的 HTTP 請求,因此你的請求需要設置適當的 Host header 和端口:
$ curl -H "Host: www.example.com" 192.168.122.10:8080
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<title>Welcome to nginx!</title>
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這樣,你就使用新的網關 API 成功配置了第一組資源咯!
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鏈接:
https://itnext.io/what-you-should-know-about-the-kubernetes-gateway-api-801d46b68ae2
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總結
以上是生活随笔為你收集整理的Kubernetes Gateway API 攻略:解锁集群流量服务新维度!的全部內容,希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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