Kubernetes Gateway API 正式发布并引入 ingress2gateway 项目用于简化 Gateway API 升级

发布于 2023-11-01 字数 3025 阅读时长 14 分钟
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近日 Kubernetes Gateway API 宣布 GA，此版本包括将 Gateway、GatewayClass 和 HTTPRoute 升级到 v1，这意味着它们现在已全面可用 (GA)。此 API 版本表示对 API 表面的高度信任，并提供向后兼容性的保证。请注意，尽管标准通道中包含的这些 API 的版本现在被认为是稳定的，但这并不意味着它们是完整的。当这些 API 满足毕业标准时，将继续通过实验渠道接收新功能。有关所有这些工作原理的更多信息，请参阅网关 API 版本控制策略。

与此同时 Gateway API 项目组发布了 ingress2gateway 工具，它可以帮助你从 Ingress 迁移到 Gateway API。Gateway API 距离 GA（General Availability，正式版本）发布只有几周的时间，如果你还没有进行升级，现在是时候考虑一下了！

背景

在不断发展的 Kubernetes 世界中，网络在其中起着至关重要的作用。随着越来越多的应用程序部署在 Kubernetes 集群中，将这些服务有效地暴露给客户端成为一个关键问题。如果你一直在使用 Kubernetes，你可能对 Ingress API 非常熟悉，这一直是管理对外访问服务的首选解决方案。

Ingress API 提供了一种将外部流量路由到集群内部应用程序的方式，使其成为许多 Kubernetes 用户不可或缺的工具。然而，Ingress 也有其局限性，随着应用程序变得越来越复杂，对 Kubernetes 集群的需求也增加，这些局限性可能成为瓶颈。

其中一些局限性包括：

  • 不足的共同基准 - 通过尝试为各种 HTTP 代理建立一个共同基准，Ingress 只能容纳基本的 HTTP 路由，将当代代理的更多功能（如流量拆分和标头匹配）强制转移到特定于提供商的、不可传递的注释中。
  • 不足的权限模型 - Ingress 规范在一个对象中同时配置基础设施和应用程序配置。在 Ingress 中，集群操作员和应用程序开发人员在同一个 Ingress 对象上进行操作，而彼此的角色并不清楚。这导致了不足的基于角色的访问控制，并且很容易出现设置错误。
  • 协议多样性的缺乏 - Ingress 主要关注 HTTP(S) 路由，并没有原生支持其他协议，比如 TCP、UDP 和 gRPC。这个局限性使得它在处理非 HTTP 工作负载方面不太适用。

Gateway API

为了克服这些问题，Gateway API 设计了一种更灵活、可扩展和强大的方式来管理流量到你的服务。

Gateway API 距离 GA（正式版本）发布只有几周的时间。它提供了一个标准的 Kubernetes API 来控制入口流量。它提供了扩展的功能、改进的自定义性和更大的灵活性。通过关注模块化和表达能力强大的 API 资源，Gateway API 可以描述更广泛的路由配置和模型。

在 Kubernetes 中从 Ingress API 迁移到 Gateway API 的过程是由 Gateway API 提供的优势和高级功能驱动的，它的基础建立在四个核心原则上：面向角色的方法、可移植性、表达性和可扩展性。

面向角色的方法

Gateway API 使用面向角色的方法，使其与参与配置 Kubernetes 服务网络的组织中的传统角色保持一致。这种方法使得基础设施工程师、集群操作员和应用程序开发人员可以共同解决 Gateway API 的不同方面。

例如，基础设施工程师在部署 GatewayClasses 时发挥着关键作用，GatewayClasses 是集群范围的资源，它们作为模板明确定义了从它们派生的 Gateways 的行为，为强大的服务网络奠定了基础。

随后，集群操作员使用这些 GatewayClasses 来部署网关。Kubernetes 的 Gateway API 中的 Gateway 定义了如何将外部流量导向集群内的服务，从本质上讲，将非 Kubernetes 源与 Kubernetes 感知目标连接起来。它代表了对与 GatewayClass 规范对齐的负载均衡器配置的请求。Gateway 规范可能不是详尽无遗的，因为一些细节可以由 GatewayClass 控制器提供，以确保可移植性。此外，一个 Gateway 可以与多个 Route 引用关联起来，将特定的流量子集通道到指定的服务。

最后，应用程序开发人员配置路由资源（例如 HTTPRoutes），用于管理配置（例如超时、请求匹配/过滤）和服务组合（例如将路径路由到后端）。路由资源为从 Gateway 到 Kubernetes 服务的请求定义了协议特定的规则。HTTPRoute 用于复用 HTTP 或终止的 HTTPS 连接，它适用于你想要检查 HTTP 流并使用 HTTP 请求数据进行路由或修改的情况，例如使用 HTTP 标头进行路由，或在传输过程中对其进行修改。

Gateway API 示意图
Gateway API 示意图

可移植性

通过超过 20 个 API 实现，Gateway API 旨在在不同的实现、集群和环境中更易于移植。它有助于减少 Ingress 对非可移植、特定于提供商的注释的依赖，使你的配置更一致，更容易在多个集群中管理。

Gateway API 致力于支持最新的 5 个 Kubernetes 次要版本。这意味着 Gateway API 目前支持 Kubernetes 1.24+。

表达性

Gateway API 提供了对许多功能的标准化、基于 Kubernetes 的支持，例如基于标头的匹配、流量拆分、基于权重的路由、请求镜像等等。而在 Ingress 中，这些功能需要使用自定义的特定于提供商的注释。

可扩展性

Gateway API 的设计中具有可扩展性作为核心特性。它不强制使用一种大小适应所有的模型，而是提供了在 API 框架的多个层次上链接自定义资源的灵活性。这种分层的自定义方法确保用户可以根据自己的特定需求调整配置，而不会淹没主要结构。通过这样做，Gateway API 实现了更精细和上下文敏感的调整，允许在标准化和适应性之间实现精确的平衡。在特定的云原生环境中，特定的用例需要细微的配置，这一点尤为重要。一个关键的区别是，Gateway API 具有更广泛的基础功能集和一个标准的扩展模式，比 Ingress 上的注释更具表现力。

升级到 Gateway

从 Ingress 迁移到 Gateway API 可能看起来令人生畏，但幸运的是，Kubernetes 刚刚发布了一个简化该过程的工具。ingress2gateway 通过将现有的 Ingress 资源转换为 Gateway API 资源来帮助进行迁移。以下是你可以开始使用 Gateway API 和 ingress2gateway 的方法：

  1. 安装 Gateway 控制器 或者手动安装 Gateway API CRD。

  2. 安装 ingress2gateway。

    如果你在本地有 Go 开发环境，可以使用以下命令安装 ingress2gateway：

    go install github.com/kubernetes-sigs/[email protected]

    这将 ingress2gateway 安装到 $(go env GOPATH)/bin/ingress2gateway。

    或者，可以按照这里的安装指南进行操作。

  3. 安装工具后，你可以使用它将集群中的 Ingress 资源转换为 Gateway API 资源。

    ingress2gateway print

    上述命令将执行以下操作：

    1. 加载当前的 Kubernetes 客户端配置，包括活动上下文、命名空间和身份验证详细信息。
    2. 在该命名空间中搜索 Ingress 和特定于提供商的资源。
    3. 将它们转换为 Gateway API 资源（目前仅支持 Gateways 和 HTTPRoutes）。有关其他选项，你可以运行带有 h 的工具，或参考 https://github.com/kubernetes-sigs/ingress2gateway#options。

  4. 检查转换后的 Gateway API 资源，验证它们，然后将其应用到集群中。

  5. 向你的 Gateway 发送测试请求，以检查其是否正常工作。你可以使用 kubectl get gateway <gateway-name> -n <namespace> -o jsonpath='{.status.addresses}{"\n"}' 命令获取 Gateway 的地址。

  6. 更新你的 DNS，将其指向新的 Gateway。

  7. 确认不再有流量通过你的 Ingress 配置后，你可以安全地删除它。

总结

实现可靠、可扩展和可扩展的网络一直是一个具有挑战性的目标。Gateway API 旨在改进当前的 Kubernetes 网络标准，如 Ingress，并减少对实现特定注释和 CRD 的依赖。

它是一个 Kubernetes 标准 API，在不同的平台和实现中保持一致，最重要的是它是未来的。Gateway API 是 Ingress API 的下一代，但其范围更广，还扩展到了网格和第四层路由。Gateway API 和 ingress2gateway 得到了 SIG Network 下的专门团队的支持，他们积极参与其中并管理生态系统。它还可能获得更多的更新和社区支持。

展望未来

ingress2gateway 刚刚开始。我们计划接入更多提供商，引入对更多类型的 Gateway API 路由的支持，并确保一切与 Gateway API 的持续开发顺利同步。

令人兴奋的是，Gateway API 也在取得重大进展。虽然 v1.0 即将发布，但前方仍有大量工作等待着我们。此版本包含许多新的实验性功能，额外的功能目前正处于规划和开发的早期阶段。

如果你有兴趣帮助做出贡献，我们非常欢迎你！请访问社区页面，其中包含 Slack 频道和社区会议的链接。我们期待与你见面！

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