再见 Kubernetes Ingress，是时候拥抱更强大的继任者 Gateway API 了，


 

Gateway API（之前叫 Service API）是由 SIG-NETWORK 社区管理的开源项目，项目地址：https://gateway-api.sigs.k8s.io/。

主要原因是 Ingress 资源对象不能很好的满足网络需求，很多场景下 Ingress 控制器都需要通过定义 annotations 或者 crd 来进行功能扩展，这对于使用标准和支持是非常不利的，新推出的 Gateway API 旨在通过可扩展的面向角色的接口来增强服务网络。

Gateway API 是 Kubernetes 中的一个 API 资源集合，包括 GatewayClass、Gateway、HTTPRoute、TCPRoute、Service 等，这些资源共同为各种网络用例构建模型。

Gateway API的价值与定位

  •  提供跨Namespace的一种Ingress机制：让多个跨Namespace的服务，可以分享一个L7 LoadBalancer
  •  可实现多租户的一种Ingress机制：提供HttpRoute与Gateway分离的抽象组件，让设计路由(HttpRoute)的人，可以共享一个L7 LoadBalancer，
  •  蓝绿部署金丝雀部署时为使用同一个命名空间下的部署，可以简单的定义在HttpRoute中
  •  基于Hostname、Header、或Subpath的服务，使用AB测试等等。

Gateway API 介绍

网关API主要分为以下几个角色：

  •  GatewayClass（由Cloud或K8s提供者提供），
  •  Gateway(由网管平台公司自建GatewayClass)，
  •  HTTPRoute（由开发者团队服务部署者选择对应的网关对接）

目前 GKE 提供了四种网关类，分别是：

  •  gke-l7-rilb建立在内部 HTTP(S) 负载均衡上的区域内部 HTTP(S) 负载均衡器(单丛集Internal LoadBalancer)
  •  gke-l7-gxlb建立在外部 HTTP(S) 负载均衡之上的全球外部 HTTP(S) 负载均衡器(单丛集External LoadBalancer)
  •  gke-l7-rilb-mc基于Internal HTTP(S) Load Balancing的多集群区域负载均衡器(多丛集Internal LoadBalancer)
  •  gke-l7-gxlb-mc基于External HTTP(S) Load Balancing的多集群全局负载均衡器(多丛集External LoadBalancer)

网关部署

目前GKE的Gateway APIK8S 1.20以上的版本，如果使用GKE发布频道需要捧油，现在需要使用RAPID区域，同时仅在以下提供公开Beta测试：

  •  us-west1
  •  us-east1
  •  us-central1
  •  europe-west4
  •  europe-west3
  •  europe-west2
  •  europe-west1
  •  asia-southeast1

下面的测试，我们选择先测试Interal-LoadBalancer并尝试下面的拓扑图：

部署私有 GKE

我们先开发一个私人GKE集群，可以参照我提供的Terraform脚本，请直接将shawn.tfvars改为符合你集群的参数，另外，由于我使用远端GCS也请设置保存 tfstate，修改config.tf里面的bucket名称。其他经常设置和私有GKE类似，只需要使用内部LB而增加了一个proxy-only的子网给Envoy使用。

部署网关

根据上述的第三个阶段，我们先部署Gateway API的CRD档案：

  1. kubectl kustomize "github.com/kubernetes-sigs/gateway-api/config/crd?ref=v0.3.0" \  
  2. | kubectl apply -f -  
  3. # 部署成功後，可使用下方命令檢視單叢集internal/external GatewayClass  
  4. private-gke-tf % kubectl get gatewayclass  
  5. NAME          CONTROLLER                  AGE  
  6. gke-l7-gxlb   networking.gke.io/gateway   23h  
  7. gke-l7-rilb   networking.gke.io/gateway   23h 

下一步我们准备部署网关，使用 kubectl apply -f 部署底下YAML：

  1. kind: Gateway  
  2. apiVersion: networking.x-k8s.io/v1alpha1  
  3. metadata:  
  4.   name: internal-http  
  5. spec:  
  6.   gatewayClassName: gke-l7-rilb  
  7.   listeners:  
  8.   - protocol: HTTP  
  9.     port: 80  
  10.     routes:  
  11.       kind: HTTPRoute  
  12.       selector:  
  13.         matchLabels:  
  14.           gateway: internal-http  
  15.       namespaces:  
  16.         from: "All" 

因为Gateway可以接受三个关联模式，基于 kind，selector，以及namespace。

  •  kind：以下可选任一种Route: HTTPRoute, TCPRoute, or customRoute
  •  标签：通过选择或选择对应的标签
  •  namespaces：贯穿 namespaces.from 选择Route所在的namespace，预设是跟Gateway在同一个namespace的Route

因为我们想创建一个跨命名空间的共享网关，所以我们将 namespaces.from 改成 All。

部署成功后，可以通过以下命令来查看：

  1. private-gke-tf % kubectl describe gateway internal-http  
  2. Events:  
  3.   Type    Reason  Age                    From                   Message  
  4.   ----    ------  ----                   ----                   -------  
  5.   Normal  SYNC    4m59s (x396 over 23h)  sc-gateway-controller  SYNC on default/internal-http was a success 

部署服务+HTTPRoute

接下来我们快速部署测试的两个服务，其中 store 服务部署在默认命名空间，site 服务部署在 site 命名空间。部署对应的 HTTPRoute，其中 http-route.yaml 适用于 store 服务的：

  1. kind: HTTPRoute  
  2. apiVersion: networking.x-k8s.io/v1alpha1  
  3. metadata:  
  4.   name: store  
  5.   labels:  
  6.     gateway: internal-http  
  7. spec:  
  8.   hostnames:  
  9.   - "store.example.com"  
  10.   rules:  
  11.   - forwardTo:  
  12.     - serviceName: store-v1  
  13.       port: 8080  
  14.       weight: 50  
  15.     - serviceName: store-v2  
  16.       port: 8080 
  17.       weight: 50  
  18.   - matches:  
  19.     - headers:  
  20.         type: Exact  
  21.         values:  
  22.           env: canary  
  23.     forwardTo:  
  24.     - serviceName: store-v2  
  25.       port: 8080  
  26.   - matches:  
  27.     - path:  
  28.         type: Prefix  
  29.         value: /de  
  30.     forwardTo:  
  31.     - serviceName: store-german  
  32.       port: 8080 

我们针对 store 服务，故意开发了三个不同的后端服务，一次来测试HTTPRoute的不同能力

  •  (1)主机名匹配：通过不同的主机名（如store.example.com or site.example.com）将用户连接路由到指定的后台服务
  •  (2.1) header match: 如果请求 header 中包含 env: canary 这样的信息，就会被路由到 store-v2 服务
  •  (2.2)前缀匹配：若请求路径前缀是 /de，则会被路由到 store-german 服务
  •  (3)默认路由：根据权重，自动均衡到指定的 store-v1 与 store-v2 的两个后台服务

而 http-service.yaml 是用于配置服务的，由于 HTTPRoute 与 Gateway 所在的命名空间不同，因此必须引入一个 gatewayRefs 参数：

  1. kind: HTTPRoute  
  2. apiVersion: networking.x-k8s.io/v1alpha1  
  3. metadata:  
  4.   name: site  
  5.   namespace: site 
  6.    labels:  
  7.     gateway: internal-http  
  8. spec:  
  9.   gateways:  
  10.     allow: FromList  
  11.     gatewayRefs:  
  12.     - name: internal-http  
  13.       namespace: default  
  14.   hostnames:  
  15.   - "site.example.com"  
  16.   rules:  
  17.   - forwardTo:  
  18.     - serviceName: site-v1  
  19.       port: 8080 

由于我们使用的是 Internal LoadBalancer，所以我们需要开一台 GCE VM 来进行测试，由于我们使用的是 private cluster，所以要记得 GCE VM 和 private GKE cluster 在同一个 VPC 中。

在 K8S client上，获取 Internal LoadBalancer 的IP地址：

  1. kubectl get gateway internal-http -o jsonpath='{.status.addresses[0].value}'  
  2. 10.81.68.140 

在 GCE VM 上，我们来测试上面我们定义的 HttpRoute：

(1) 按照 Hostname 来路由服务：通过定义 hostname 为 site.example.com 来路由到另一个 namespace 的K8S服务中:

  1. shawnho@jumper2:~$ curl -H "host: site.example.com" 10.81.68.140  
  2. {  
  3.   "cluster_name": "pgke-1",  
  4.   "host_header": "site.example.com",  
  5.   "metadata": "site-v1",  
  6.   "node_name": "gke-pgke-1-cluster-runtime-425beb23-vx9j.c.shawn-demo-2021.internal",  
  7.   "pod_name": "site-v1-86dc4b4fbc-4g6jr",  
  8.   "pod_name_emoji": "🌾",  
  9.   "project_id": "shawn-demo-2021",  
  10.   "timestamp": "2021-07-18T15:26:15",  
  11.   "zone": "asia-southeast1-a"  
  12. } 

(2) 基于Hostname: “store.example.com”，再分別测试 (2.1) Header 与 (2.2) Prefix 前缀机制：

  1. # 测试header match  
  2. shawnho@jumper2:~$ curl -H "host: store.example.com" -H "env: canary" 10.81.68.140  
  3. {  
  4.   "cluster_name": "pgke-1",  
  5.   "host_header": "store.example.com",  
  6.   "metadata": "store-v2",  
  7.   "node_name": "gke-pgke-1-cluster-runtime-425beb23-vx9j.c.shawn-demo-2021.internal",  
  8.   "pod_name": "store-v2-6856f59f7f-49fv8",  
  9.   "pod_name_emoji": "🎹",  
  10.   "project_id": "shawn-demo-2021",  
  11.   "timestamp": "2021-07-18T15:33:04",  
  12.   "zone": "asia-southeast1-a"  
  13. } 
  14. # 测试prefix match 
  15.  shawnho@jumper2:~$ curl -H "host: store.example.com" 10.81.68.140/de  
  16. {  
  17.   "cluster_name": "pgke-1",  
  18.   "host_header": "store.example.com",  
  19.   "metadata": "Gutentag!",  
  20.   "node_name": "gke-pgke-1-cluster-runtime-425beb23-vx9j.c.shawn-demo-2021.internal",  
  21.   "pod_name": "store-german-66dcb75977-ttngz",  
  22.   "pod_name_emoji": "💇🏼‍♀",  
  23.   "project_id": "shawn-demo-2021",  
  24.   "timestamp": "2021-07-18T15:32:15",  
  25.   "zone": "asia-southeast1-a"  
  26. } 

(3) 通过基于 Host: store.example.com 下的 Default Route 按权重（1:1）路由服务：

  1. # 测试default route  
  2.  shawnho@jumper2:~$ curl -H "host: store.example.com" 10.81.68.140   
  3. {   
  4.   "cluster_name": "pgke-1", 
  5.   "host_header": "store.example.com",   
  6.   "metadata ": "store-v1",   
  7.   "node_name": "gke-pgke-1-cluster-runtime-425beb23-vx9j.c.shawn-demo-2021.internal",   
  8.   "pod_name": "store-v1-65b47557df-rv65j ",   
  9.   "pod_name_emoji": "🧘🏿‍♂️",   
  10.   "project_id": "shawn-demo-2021",   
  11.   "timestamp": "2021-07-18T15:32:09",   
  12.   "zone": "asia-southeast1-a”   
  13. }  
  14. shawnho@jumper2:~$ curl -H "host: store.example.com" 10.81.68.140   
  15. {   
  16.   "cluster_name": "pgke-2",   
  17.   "host_header": "store.example.com",   
  18.   "metadata": "store -v2",   
  19.   "node_name": "gke-pgke-2-cluster-runtime-e7f1b4b7-wg5a.c.shawn-demo-2021.internal",  
  20.   "pod_name": "store-v2-6856f59f7f-gkkct",   
  21.   "pod_name_emoji ": "👈🏼",   
  22.   "project_id": "shawn-demo-2021",   
  23.   "timestamp": "2021-07-18T15:32:29",  
  24.   "zone": "asia-southeast1-a"   
  25. } 

到这里可以看到测试成功了！

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