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Kubernetes 下的网关服务 - APISIX

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1. 几种常见网关的比较

  • Nginx, 模块化设计的反向代理软件，C 语言开发
  • OpenResty, 以 Nginx 为核心的 Web 开发平台，可以解析执行 Lua 脚本
  • Kong, OpenResty 的一个应用，是一个 API 网关，具有 API 管理和请求代理的功能，使用 PostgreSQL 存储
  • APISIX, 替换了 Kong 的 PostgreSQL 为 Etcd，基于 Nginx 的核心库实现

APISIX 的优势在于提供了 API 的管理和扩展能力，让网关不再仅仅转发服务，而是可以被配置、定制化。相较于 Nginx，APISIX 使用的是动态路由，避免了配置之后 reload 产生的风险。同时，APISIX 支持 HTTP(S)、HTTP2、Dubbo、QUIC、MQTT、TCP/UDP 等更多的协议，具有更好的使用生态。

上面是 APISIX 的架构图，数据面处理客户端请求，控制面管理路由。

2. APISIX 能解决什么问题

  • 边缘路由

机房对外暴露的访问入口 IP 数量，通常是极少的，但是却支撑了很多个服务。比如，访问的 IP 是 1.2.3.4，但却同时提供了 a.domain.com、b.domain.com 的访问服务。这就需要用到边缘路由，边缘路由会将不同域名的访问，转发到不同的内网地址。

APISIX 中三种方式可以注册边缘路由，dashboard、ingress-controller、admin api。

  • 基础网关能力

网关的功能不限于转发流量，更重要的是限流、熔断等。

APISIX 内置了很多插件，提供 APM、日志、熔断、鉴权、证书管理、故障注入等功能。同时，也支持拖拽组合新的插件、开发新插件以满足业务需求。

  • Serverless

APISIX 通过插件的方式提供 Serverless，目前仅支持 Lua。但 APIGateway + Serverless 的组合，极具想象力。

利用 Serverless 可以快速对外提供无服务的 API，粘合各种服务，也可以对外直接提供功能服务。

  • 灰度发布

由于对网关层进行了控制，APISIX 允许用户通过配置权重控制流量的转发行为，可以用来做灰度发布使用。

3. Kubernetes 上安装 APISIX

3.1 添加 Helm 源

  • 添加 Helm 源
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helm repo add apisix https://charts.apiseven.com
helm repo update
  • 查找 Chart 包
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helm search repo apisix

NAME                            	CHART VERSION	APP VERSION	DESCRIPTION
apisix/apisix                   	0.3.5        	2.7.0      	A Helm chart for Apache APISIX
apisix/apisix-dashboard         	0.1.5        	2.7.0      	A Helm chart for Apache APISIX Dashboard
apisix/apisix-ingress-controller	0.5.0        	1.0.0      	Apache APISIX Ingress Controller for Kubernetes

3.2 安装 APISIX

  • 安装 APISIX
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helm install apisix apisix/apisix  --set gateway.type=NodePort --set admin.allow.ipList="{0.0.0.0/0}"  -n apisix --create-namespace
  • 查看入口地址
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export NODE_PORT=$(kubectl get --namespace apisix -o jsonpath="{.spec.ports[0].nodePort}" services apisix-gateway)
export NODE_IP=$(kubectl get nodes --namespace apisix -o jsonpath="{.items[0].status.addresses[0].address}")
echo http://$NODE_IP:$NODE_PORT

http://1.1.1.1:32462

这里的入口地址是后端服务的入口地址，如果是生成环境，应该使用 LoadBalancer 提供的地址。

  • 查看 apisix-admin 接口 key
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export POD_NAME=$(kubectl get pods --namespace apisix -l "app.kubernetes.io/instance=apisix,app.kubernetes.io/name=apisix" -o jsonpath="{.items[0].metadata.name}")

kubectl -n apisix exec -it $POD_NAME cat conf/config.yaml |grep key 

  admin_key:
      key: edd1c9f034335f136f87ad84b625c8f1
      key: 4054f7cf07e344346cd3f287985e76a2

第一个 key 是 admin，第二个 key 是 viewer。这里的 key 可以用来通过 admin api 来配置 APISIX，给其他系统集成 APISIX 提供了入口。

3.3 安装 Dashboard

  • 安装 Dashboard
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helm install apisix-dashboard apisix/apisix-dashboard -n apisix --create-namespace
  • 将 Dashboard 设置为 NodePort 访问
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kubectl patch svc  apisix-dashboard -p '{"spec": {"type": "NodePort"}}' -n apisix

默认账户是：admin
默认密码是：admin

  • 查看 Dashboard 访问入口
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export NODE_PORT=$(kubectl get --namespace apisix -o jsonpath="{.spec.ports[0].nodePort}" services apisix-dashboard)
export NODE_IP=$(kubectl get nodes --namespace apisix -o jsonpath="{.items[0].status.addresses[0].address}")
echo http://$NODE_IP:$NODE_PORT

http://1.1.1.1:31501

3.4 安装 ingress-controller

  • 安装 ingress-controller
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helm install apisix-ingress-controller apisix/apisix-ingress-controller   --set config.apisix.baseURL=http://apisix-admin:9180/apisix/admin  --set config.apisix.adminKey=edd1c9f034335f136f87ad84b625c8f1  -n apisix

这里就会需要设置上面获取到的 admin key, 实际上 ingress-controller 也是通过调用 admin api 来配置路由的。

4. 创建服务测试

前面提到 APISIX 通过 admin api 配置路由，有三种方式可以操作。这里主要验证使用 Dashboard 和 Ingress 两种方式：

  • 创建一个服务
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kubectl create deployment web --image=gcr.io/google-samples/hello-app:1.0
  • 暴露服务
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kubectl expose deployment web --type=NodePort --port=8080
  • 查看服务
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kubectl get service web

NAME   TYPE       CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP   PORT(S)          AGE
web    NodePort   10.233.58.113   <none>        8080:30572/TCP   28d

4.1 Dashboard 配置路由

  • 新建一个上游服务

这里需要填入上面创建的集群访问地址：web.default.svc.cluster.local

  • 新建一个路由

点击下一步之后，选择上面创建的服务 web，相关的参数就会自动填充。

  • 访问测试

4.2 Ingress 配置路由

  • 创建一个 ApisixRoute 路由

虽然这里部署的是 ingress-controller 组件，但是使用时创建的是 ApisixRoute 对象。

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apiVersion: apisix.apache.org/v1 
kind: ApisixRoute 
metadata: 
  name: web-route 
spec:
  http:
  - name: web
    match:
      hosts:
      - dev4.chenshaowen.com
      paths:
      - "/router-web/*"
    backend:
     serviceName: web
     servicePort: 8080
  • 访问测试

  • 查看创建的路由

可以发现路由是被 ingress-controller 接管的，人工不要编辑。

  • 查看服务

可以看到服务主要是由四个后端提供。

  • 查看服务 Pod 的 IP
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kubectl get pod  -o wide

NAME                   READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP              NODE    NOMINATED NODE   READINESS GATES
web-79d88c97d6-2sdlj   1/1     Running   0          27d   10.233.105.34   node4   <none>           <none>
web-79d88c97d6-7bfbb   1/1     Running   0          27d   10.233.105.32   node4   <none>           <none>
web-79d88c97d6-hccqk   1/1     Running   0          27d   10.233.105.33   node4   <none>           <none>
web-79d88c97d6-mh9gz   1/1     Running   0          28d   10.233.105.22   node4   <none>           <none>

APISIX 会将 Pod 的 IP 地址直接作为流量后端，而不需要经过 Service 的转发，这有别于 Kubernetes 的服务转发、负载均衡机制。

5. 总结

本文主要简述了几种网关的区别，思考了 APISIX 主要能帮助我们解决什么问题，最后在 Kubernetes 上进行了实践。内容如下：

  • APISIX 是基于 Nginx 网络库实现的 API 网关应用，使用 Etcd 作为存储后端
  • APISIX 能作为边缘路由使用，其动态特性，避免了 Nginx reload 带来的抖动
  • APISIX 提供了 admin api 管理路由，有三种方式可以进行配置
  • Kubernetes 下的 APISIX 跳过了 Kubernetes Service 直接将流量转发到 Pod IP

6. 参考

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