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在Kubernetes上使用Traefik

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Traefik介绍

traefik 是一个前端负载均衡器，对于微服务架构尤其是 kubernetes 等编排工具具有良好的支持；同 nginx 等相比，traefik 能够自动感知后端容器变化，从而实现自动服务发现。

由于微服务架构以及 Docker 技术和 kubernetes 编排工具最近几年才开始逐渐流行，所以一开始的反向代理服务器比如 nginx、apache 并未提供其支持，毕竟他们也不是先知；所以才会出现 Ingress Controller 这种东西来做 kubernetes 和前端负载均衡器如 nginx 之间做衔接；即 Ingress Controller 的存在就是为了能跟 kubernetes 交互，又能写 nginx 配置，还能 reload 它，这是一种折中方案；而 traefik 天生就是提供了对 kubernetes 的支持，也就是说 traefik 本身就能跟 kubernetes API 交互，感知后端变化，因此可以得知: 在使用 traefik 时，Ingress Controller 已经没什么用了，整体架构如下：

部署测试用的两个服务

部署两个服务nginx1-7和nginx1-8，后面用Traefik去负载这两个服务：
nginx1-7.yaml：

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: frontend
spec:
  ports:
    - port: 80
      targetPort: 80
  selector:
    app: nginx1-7
---
apiVersion: apps/v1beta1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx1-7-deployment
spec:
  replicas: 2
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx1-7
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:1.7.9
        ports:
        - containerPort: 80

nginx1-8.yaml：

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: my-nginx
spec:
  ports:
    - port: 80
      targetPort: 80
  selector:
    app: nginx1-8
---
apiVersion: apps/v1beta1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx1-8-deployment
spec:
  replicas: 2
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx1-8
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:1.8
        ports:
        - containerPort: 80

运行两个服务：

[root@node1 nginx_ingress]# kubectl create -f nginx1-7.yaml
service "frontend" created
deployment "nginx1-7-deployment" created
[root@node1 nginx_ingress]# kubectl create -f nginx1-8.yaml
service "my-nginx" created
deployment "nginx1-8-deployment" created

Role Based Access Control configuration (Kubernetes 1.6+ only)

我这里部署的是1.6.0集群，开启了RBAC，授权需要使用角色和绑定角色。

[root@node1 traefik]# pwd
/opt/traefik
[root@node1 traefik]# vim ingress-rbac.yaml
apiVersion: v1
kind: ServiceAccount
metadata:
  name: ingress
  namespace: kube-system

---

kind: ClusterRoleBinding
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1beta1
metadata:
  name: ingress
subjects:
  - kind: ServiceAccount
    name: ingress
    namespace: kube-system
roleRef:
  kind: ClusterRole
  name: cluster-admin
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io

部署Traefik

[root@node1 traefik]# pwd
/opt/traefik
[root@node1 traefik]# vim traefik-deploy.yaml
apiVersion: extensions/v1beta1
kind: Deployment
metadata:
  name: traefik-ingress-lb
  namespace: kube-system
  labels:
    k8s-app: traefik-ingress-lb
spec:
  template:
    metadata:
      labels:
        k8s-app: traefik-ingress-lb
        name: traefik-ingress-lb
    spec:
      terminationGracePeriodSeconds: 60
      hostNetwork: true
      restartPolicy: Always
      serviceAccountName: ingress
      containers:
      - image: traefik
        name: traefik-ingress-lb
        resources:
          limits:
            cpu: 200m
            memory: 30Mi
          requests:
            cpu: 100m
            memory: 20Mi
        ports:
        - name: http
          containerPort: 80
          hostPort: 80
        - name: admin
          containerPort: 8580
          hostPort: 8580
        args:
        - --web
        - --web.address=:8580
        - --kubernetes

其中 traefik 监听 node 的 80 和 8580 端口，80 提供正常服务，8580 是其自带的 UI 界面，原本默认是 8080，因为环境里端口冲突了，所以这里临时改一下。
【注意】：这里用的是Deploy类型，没有限定该pod运行在哪个主机上。

部署 Ingress

[root@node1 traefik]# cat traefik.yaml 
apiVersion: extensions/v1beta1
kind: Ingress
metadata:
  name: traefik-ingress
  namespace: default
spec:
  rules:
  - host: traefik.nginx.io
    http:
      paths:
      - path: /
        backend:
          serviceName: my-nginx
          servicePort: 80
  - host: traefik.frontend.io
    http:
      paths:
      - path: /
        backend:
          serviceName: frontend
          servicePort: 80

其中的backend中要配置default namespace中启动的service名字，如果你没有配置namespace名字，默认使用default namespace，如果你在其他namespace中创建服务想要暴露到kubernetes集群外部，可以创建新的ingress.yaml文件，同时在文件中指定该namespace，其他配置与上面的文件格式相同。path就是URL地址后的路径，如traefik.frontend.io/path，service将会接受path这个路径，host最好使用service-name.filed1.filed2.domain-name这种类似主机名称的命名方式，方便区分服务。
根据实际环境中部署的service的名字和端口自行修改，有新service增加时，修改该文件后可以使用kubectl replace -f traefik.yaml来更新。

部署Traefik UI

traefik 本身还提供了一套 UI 供我们使用，其同样以 Ingress 方式暴露，只需要创建一下即可。

[root@node1 traefik]# cat traefik-ui-service.yaml 
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: traefik-web-ui
  namespace: kube-system
spec:
  selector:
    k8s-app: traefik-ingress-lb
  ports:
  - name: web
    port: 80
    targetPort: 8580
---
apiVersion: extensions/v1beta1
kind: Ingress
metadata:
  name: traefik-web-ui
  namespace: kube-system
spec:
  rules:
  - host: traefik-ui.local
    http:
      paths:
      - path: /
        backend:
          serviceName: traefik-web-ui
          servicePort: web

最后一起创建：

[root@node1 traefik]# kubectl create -f .
serviceaccount "ingress" created
clusterrolebinding "ingress" created
deployment "traefik-ingress-lb" created
service "traefik-web-ui" created
ingress "traefik-web-ui" created
ingress "traefik-ingress" created

访问测试

查看traefik pod被分配到了哪台主机上：

[root@node1 traefik]# kubectl get pods -n kube-system -l k8s-app=traefik-ingress-lb -o wide                       
NAME                                  READY     STATUS    RESTARTS   AGE       IP             NODE
traefik-ingress-lb-4237248072-1dg9n   1/1       Running   0          2m        172.16.7.152   172.16.7.152

浏览器输入http://172.16.7.152:8580/，将可以看到dashboard。

左侧黄色部分部分列出的是所有的rule，右侧绿色部分是所有的backend。

在Kubernetes集群的任意一个节点上执行。假如现在我要访问nginx的”/“路径。

curl -H Host:traefik.nginx.io http://172.16.7.152/

如果需要在kubernetes集群以外访问就需要设置DNS，或者修改本机的hosts文件。

172.16.7.152 traefik.nginx.io
172.16.7.152 traefik.frontend.io

所有访问这些地址的流量都会发送给172.16.7.152这台主机，就是我们启动traefik的主机。
Traefik会解析http请求header里的Host参数将流量转发给Ingress配置里的相应service。
修改hosts后就就可以在kubernetes集群外访问以上两个service。

健康检查

关于健康检查，测试可以使用 kubernetes 的 Liveness Probe 实现，如果 Liveness Probe检查失败，则 traefik 会自动移除该 pod。
【示例】：我们定义一个 test-health 的 deployment，健康检查方式是 cat /tmp/health，容器启动 2 分钟后会删掉这个文件，模拟健康检查失败。
test-health的deployment：

[root@node1 traefik]# vim test-health-deploy.yaml
apiVersion: v1
kind: Deployment
apiVersion: extensions/v1beta1
metadata:
  name: test
  namespace: default
  labels:
    test: alpine
spec:
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      test: alpine
  template:
    metadata:
      labels:
        test: alpine
        name: test
    spec:
      containers:
      - image: mritd/alpine:3.4
        name: alpine
        resources:
          limits:
            cpu: 200m
            memory: 30Mi
          requests:
            cpu: 100m
            memory: 20Mi
        ports:
        - name: http
          containerPort: 80
        args:
        command:
        - "bash"
        - "-c"
        - "echo ok > /tmp/health;sleep 120;rm -f /tmp/health"
        livenessProbe:
          exec:
            command:
            - cat
            - /tmp/health
          initialDelaySeconds: 20

test-health 的 service：

[root@node1 traefik]# vim test-health-service.yaml
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: test 
  labels:
    name: test
spec:
  ports:
  - port: 8123
    targetPort: 80
  selector:
    name: test

test-health的 Ingress：

[root@node1 traefik]# vim test-health-ingress.yaml
apiVersion: extensions/v1beta1
kind: Ingress
metadata:
  name: test
spec:
  rules:
  - host: test.com
    http:
      paths:
      - path: /
        backend:
          serviceName: test
          servicePort: 8123

全部创建好以后，进入 traefik ui 界面，可以观察到每隔 2 分钟健康检查失败后，kubernetes 重建 pod，同时 traefik 会从后端列表中移除这个 pod。