18. 基于Ingress实现k8s七层调度和负载均衡: 使用Envoy作为Ingress控制器

# 1. 理解Ingress和Envoy

## 1.1 什么是Ingress

Ingress是Kubernetes中的一个API对象，用于管理对集群中服务的外部访问。它充当了集群内服务与集群外部客户端之间的入口，可以实现HTTP和HTTPS的路由流量转发。

## 1.2 Ingress的作用和优势

Ingress的主要作用是充当流量进入集群的入口，并将流量路由到后端服务。它可以实现基于域名或路径的流量路由，同时支持负载均衡和SSL终止等功能。相比于传统的NodePort方式，Ingress能够更加灵活精细地控制流量的转发。

## 1.3 Envoy的介绍和特性

Envoy是一款高性能、可扩展的代理和通信中间件，最初由Lyft开发并开源。Envoy的特性包括动态配置、服务发现、负载均衡、健康检查、故障恢复等，它的设计目标是为大型现代微服务架构提供高效的边缘服务代理。Envoy拥有丰富的过滤器和路由功能，同时对于HTTP/1.1、HTTP/2和gRPC等协议有着良好的支持。

## 1.4 为什么选择Envoy作为Ingress控制器

在Kubernetes中选择Envoy作为Ingress控制器的原因有以下几点：
- Envoy具有高性能和低延迟的特点，能够处理大规模流量。
- 它具备动态配置的能力，能够实时地感知后端服务的变化并作出调整。
- Envoy支持丰富的路由规则和负载均衡策略，能够满足复杂的流量转发需求。
- 基于Envoy的Ingress控制器有着活跃的社区支持和持续的更新迭代，能够跟上Kubernetes生态的发展。

通过深入理解Ingress和Envoy，可以更好地掌握在Kubernetes中实现七层调度和负载均衡的最佳实践。

# 2. 部署和配置k8s集群

在这一章中，我们将深入探讨如何在k8s集群中部署和配置Ingress Controller，并详细介绍如何将Envoy作为Ingress控制器，实现七层调度和负载均衡的功能。

### 2.1 k8s集群的部署和初始化

在部署k8s集群之前，首先需要准备好所需的硬件和软件环境，包括Master节点和Worker节点的配置。可以选择使用工具如kubeadm来快速初始化一个k8s集群，也可以手动配置各个节点。

# 使用kubeadm初始化一个k8s集群
kubeadm init --pod-network-cidr=10.244.0.0/16

确保各个节点之间网络通信正常，并且节点已经加入到集群中，可以进行下一步的Ingress Controller的部署。

### 2.2 安装和配置Ingress Controller

在k8s集群中，Ingress Controller负责管理和处理外部请求的流量，将请求转发到对应的后端服务。常见的Ingress Controller包括nginx、HAProxy和Envoy等，本文以Envoy为例进行演示。

# 部署Envoy Ingress Controller
kubectl apply -f https://github.com/kubernetes/ingress-nginx/blob/master/deploy/static/provider/cloud/deploy.yaml

通过以上命令，我们部署了一个简单的Envoy Ingress Controller，接下来需要进行相关配置。

### 2.3 部署Envoy作为Ingress控制器

配置Envoy作为Ingress Controller需要定义相应的Ingress资源，并为Envoy提供对应的配置文件。可以通过ConfigMap来动态配置Envoy的路由规则和负载均衡策略。

apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: Ingress
metadata:
  name: my-ingress
spec:
  rules:
  - host: mydomain.com
    http:
      paths:
      - path: /app
        pathType: Prefix
        backend:
          service:
            name: my-service
            port:
              number: 80

### 2.4 k8s和Envoy的集成配置

最后，为了实现k8s和Envoy的良好集成，需要确保Ingress Controller和后端服务能够正常通信。可以通过Service来暴露后端服务，然后通过Ingress资源将外部流量引入到集群内的Service中。

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: my-service
spec:
  selector:
    app: my-app
  ports:
  - protocol: TCP
    port: 80
    targetPort: 80

通过以上配置，我们成功部署了Envoy作为Ingress Controller，并将外部流量导入到集群内的后端服务中，实现了七层调度和负载均衡的功能。接下来，我们将进一步深入探讨七层调度和负载均衡的实现细节。

# 3. 实现七层调度

在本章中，我们将探讨如何通过Ingress和Envoy实现k8s集群中的七层调度。我们将介绍如何配置Ingress资源以及使用Envoy的路由规则来实现七层调度，并分享在k8s环境中实现七层调度的最佳实践以及性能优化和注意事项。

#### 3.1 如何配置Ingress资源实现七层调度

通过定义Ingress资源可以实现七层负载均衡和调度，以下是一个简单的例子：

apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: Ingress
metadata:
  name: example-ingress
spec:
  rules:
  - host: www.example.com
    http:
      paths:
      - path: /app1
        pathType: Prefix
        backend:
          service:
            name: app1-service
            port:
              number: 80
      - path: /app2
        pathType: Prefix
        backend:
          service:
            name: app2-service
            port:
              number: 80

在上面的示例中，我们定义了一个Ingress资源，根据访问路径的不同，将流量分发到不同的后端服务上。

#### 3.2 使用Envoy的路由规则实现七层调度

Envoy