Tìm hiểu NodePort, Ingress, LoadBalancer trong Kubernetes

Giới thiệu

Có lẽ bạn biết, NodePort, LoadBalancer và Ingress là các cách thức khác nhau để đưa các request từ bên ngoài vào trong hệ thống cluster của bạn. Trong bài viết này, chúng ta sẽ tìm hiểu cách thực hiện của chúng, và khi nào sử dụng từng loại.

ClusterIP

ClusterIP là service mặc định của Kubernetes. Nó sẽ tạo ra một service trong cluster mà các ứng dụng khác trong cluster đều có thể kết nối. Không có kết nối ngoài.

FIle YAML của một ClusterIP trông giống như thế này:

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

Nếu bạn không thể kết nối với ClusterIP service từ Internet. Bạn có thể kết nối nó từ proxy của Kubernetes.

Cách khởi động 1 Proxy trong Kubernetes:

kubectl proxy --port=8080

Bây giờ bạn có thể điều hướng các Kubernetes API để sử dụng service này:

http://localhost:8080/api/v1/proxy/namespaces/<NAMESPACE>/services/<SERVICE-NAME>:<PORT-NAME>

Do đó để kết nối với service trên ta sử dụng địa chỉ sau:

http://localhost:8080/api/v1/proxy/namespaces/default/services/my-internal-service:http/

Sử dụng ClusterIP khi nào?

Có vài trường hợp bạn có thể sử dụng Kubernetes Proxy để kết nối service của bạn:

1. Debug service, hoặc kết nối chúng trực tiếp từ laptop vì một vài lí do nào đó.
2. Cho phép các internal traffic, v.v…

NodePort

NodePort Service là một trong những cách nguyên thủy nhất đễ kết nối external traffic trực tiếp tới service của ta.

NodePort như cái tên đã ngụ ý, sẽ mở một port trên tất cả các Nodes(VMs), bất cứ traffic nào tới các node này sẽ được chuyển tiếp đến service.

YAML cho 1 NodePort Service trông sẽ như thế này:

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:  
  name: my-nodeport-service
spec:
  selector:    
    app: my-app
  type: NodePort
  ports:  
  - name: http
    port: 80
    targetPort: 80
    nodePort: 30036
    protocol: TCP

Về cơ bản, một NodePort service có 2 điểm khác nhau so với ClusterIP.

Đầu tiên đó là “NodePort”. Cũng có thêm một trường gọi là nodePort chỉ ra port để mở trong node. Nếu bạn không chỉ port cụ thể, nó sẽ lấy ngẫu nhiên 1 port.

Sử dụng NodePort khi nào? 

Có một vài điềm trừ ở phương pháp này:

1. Bạn chỉ có thể có một service với mỗi port
2. Bạn chỉ có thể sử dụng port từ 30000–32767
3. Nếu địa chỉ IP của Node, VM thay đổi, bạn sẽ phải xử lí điều đó.

Với những lí do đó, chúng ta không nên sử dụng phương pháp này trong môi trường production để lấy traffic từ bên ngoài. Nếu bạn chạy một service không luôn có sẵn, phương pháp này sẽ phù hợp cho bạn. Một ví dụ điển hình là các ứng dụng demo, hoặc tạm thời.

Load Balancer

Một LoadBalancer Service là cách thức chuẩn đễ expose service với Internet.

Nếu bạn muốn trực tiếp expose một service, đây là phương thức mặc định. Tất các các traffic trên port bạn đã chỉ định sẽ được chuyển tiếp tới service. Sẽ không có filter, routing, v.v… Do đó bạn có thể gửi hầu hết các loại traffic đến nó, như HTTP, TCP, UDP, WebSockets, gRPC.

Sử dụng LoadBalancer khi nào? 

Một điểm trừ lớn đó là mỗi service bạn expose với một LoadBalancer sẽ lấy luôn IP address của nó, và bạn sẽ phải chi trả cho LoadBalancer với mỗi service được exposed. Điều đó rất đắt đỏ.

Ingress

Không giống các ví dụ trên, Ingress không thực sự là một loại service. Thay vào đó, nó đứng trước nhiều services, và hoạt động như một smart router hoặc entry point tới cluster của bạn.

Bạn có thể làm nhiều thứ với Ingress, và có nhiều loại Ingress.

Ví dụ: bạn có thể gửi mọi thứ trên foo.yourdomain.com đến service foo và mọi thứ theo đường dẫn yourdomain.com/bar/ tới service bar.

YAML cho 1 Ingress Object có thể như thế này:

apiVersion: extensions/v1beta1
kind: Ingress
metadata:
  name: my-ingress
spec:
  backend:
    serviceName: other
    servicePort: 8080
  rules:
  - host: foo.mydomain.com
    http:
      paths:
      - backend:
          serviceName: foo
          servicePort: 8080
  - host: mydomain.com
    http:
      paths:
      - path: /bar/*
        backend:
          serviceName: bar
          servicePort: 8080

Sử dụng Ingress khi nào? 

Ingress có lẽ là cách hiệu quả nhất để expose các service của ta, nhưng cũng có thể là cách phức tạp nhất. Có nhiều loại controllers Ingress, từ Google Cloud Load Balancer, Nginx, Contour, Istio, v.v.

Ngoài ra còn có các plugin dành cho controllers Ingress, như trình quản lý chứng chỉ, có thể tự động cung cấp chứng chỉ SSL cho các dịch vụ của bạn. Ingress là component hữu ích nhất nếu bạn muốn hiển thị nhiều dịch vụ dưới cùng một địa chỉ IP và các dịch vụ này đều sử dụng cùng một giao thức L7 (thường là HTTP).

Bạn chỉ trả tiền cho một load-balancer nếu bạn đang sử dụng tích hợp GCP gốc và bởi vì Ingress “thông minh” nên bạn có thể nhận được rất nhiều tính năng ngay lập tức (như SSL, Auth, Định tuyến, v.v.)