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K8s中使用Ingress转发gRPC

程序猿的东西 / 作者：

背景

gRPC需要对公网提供服务。这个场景虽然也可以用Service实现，但是Service的服务是基于端口的，端口是有限资源，且有产生冲突的场景，一旦服务多起来管理就是个很大的问题。

Ingress是K8s的一个入口网关，默认在80/443端口上提供服务。并且可以设置路由转发到集群内部的Service上，用它实现gRPC的转发，可以避免端口管理的问题，同时也实现了端口复用，所有的服务都通过一个入口来对外提供服务。

但是Ingress是基于HTTP的，虽然gRPC也可以是基于HTTP2但是仍然有许多坑会踩到。本文提供一个实验通过的可行配置。

解决方案

Nginx Controller

Ingress可以由各种控制器提供服务，内置的控制器是traefik。还有一个常用的控制器是Nginx控制器，本例中使用Nginx控制器实现。

Nginx控制器的安装命令如下，如果终端不能联外网的可以把这个文件下载下来。

kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/kubernetes/ingress-nginx/controller-v1.12.0-beta.0/deploy/static/provider/cloud/deploy.yaml

也可以使用Helm安装，详情参考官方文档

配置示例

apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: Ingress
metadata:
  name: grpc-ingress
  annotations:
    nginx.ingress.kubernetes.io/backend-protocol: "GRPC"
    nginx.ingress.kubernetes.io/ssl-redirect: "false"
spec:
  ingressClassName: nginx
  rules:
  - host: ingress1.0x0f.tech  # 替换为你的域名
    http:
      paths:
      - path: "/"
        pathType: Prefix
        backend:
          service:
            name: go1-service  # 替换为你的服务名称
            port:
              number: 8080       # 替换为你的服务端口
  - host: ingress2.0x0f.tech  # 替换为你的域名
    http:
      paths:
      - path: /
        pathType: Prefix
        backend:
          service:
            name: go2-service  # 替换为你的服务名称
            port:
              number: 8080       # 替换为你的服务端口

这个Ingress代理了两个gRPC服务，并用两个host来指定转发。关键是在配置中指定ingressClassName和annotations。我最早的设想是使用不同path，但是path的方案我一直没有成功，另外Nginx在代理gRPC的时候对path会有一些限制。比如下面这个Nginx代理gRPC的示例，我们可以看出Nginx在代理gRPC的时候指定了path，但这个值是跟API的定义关联的，无法任意指定。

location /demo.DemoSvc {
    grpc_pass grpcs://192.168.20.5:54882;
    keepalive_timeout 1800s;
}

但是我在Ingress中设置path为/demo.DemoSvc这样的值的时候又报错了，好像这样带“.”的path是不合法的。

我在参考ChatGPT和GitHub中的其他代理gRPC项目的时候，好像又可以看到/service1,/service2这样的值，但是我没有成功。这个有待日后验证，或者有成功的朋友请不吝赐教。

可能存在的问题

这个配置的另一个问题是host过多好像也是一个麻烦的事情，比如可能需要把host解析到IP，这个问题比较好解决。发请求的时候全部指定到IP:port，然后用authority参数来指定。比如上面的例子，就用下面两个命令发起请求

grpcurl -plaintext  --authority ingress1.0x0f.tech 127.0.0.1:80 demo.Demo/Ping
grpcurl -plaintext  --authority ingress2.0x0f.tech 127.0.0.1:80 demo.Demo/Ping

另外，这个例子没有用到ssl，如果要开启ssl，还可能遇到下面的问题：

  1. 通信证书同host关联。创建服务的同时，也要生成一个host，gRPC是否支持通配符证书尚未验证。
  2. 如果必须使用商用证书，通配符版本会更贵。
  3. 如果必须使用商业证书，host需要是持有域名。

附录（完整Demo配置）：

################################################## USAGE ##############################################
#
# Install:
#   kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/kubernetes/ingress-nginx/controller-v1.12.0-beta.0/deploy/static/provider/cloud/deploy.yaml
#   kubectl apply -f mgrpc.yaml
# Test:
#   grpcurl -plaintext  --authority ingress1.0x0f.tech 127.0.0.1:80 demo.Demo/Ping
#   grpcurl -plaintext  --authority ingress2.0x0f.tech 127.0.0.1:80 demo.Demo/Ping
#
#######################################################################################################
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: go1-service
  labels:
    app: go1-service
spec:
  replicas: 1 # 设置服务副本数
  selector:
    matchLabels:
      app: go1-service
  template:
    metadata:
      labels:
        app: go1-service
    spec:
      containers:
      - name: go1-service
        image: laotie255/pingpong:go1
        ports:
        - containerPort: 8080 # Go Zero 服务的端口
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: go1-service
  labels: 
    app: go1-service
spec:
  selector:
    app: go1-service
  ports:
  - port: 8080
    targetPort: 8080
    protocol: TCP
    name: grpc
  type: ClusterIP
---
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: go2-service
  labels:
    app: go2-service
spec:
  replicas: 1 # 设置服务副本数
  selector:
    matchLabels:
      app: go2-service
  template:
    metadata:
      labels:
        app: go2-service
    spec:
      containers:
      - name: go2-service
        image: laotie255/pingpong:go2
        ports:
        - containerPort: 8080 # Go Zero 服务的端口
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: go2-service
  labels: 
    app: go2-service
spec:
  selector:
    app: go2-service
  ports:
  - port: 8080
    targetPort: 8080
    protocol: TCP
    name: grpc
  type: ClusterIP
---
apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: Ingress
metadata:
  name: grpc-ingress
  annotations:
    nginx.ingress.kubernetes.io/backend-protocol: "GRPC"
    nginx.ingress.kubernetes.io/ssl-redirect: "false"
spec:
  ingressClassName: nginx
  rules:
  - host: ingress1.0x0f.tech  # 替换为你的域名
    http:
      paths:
      - path: "/"
        pathType: Prefix
        backend:
          service:
            name: go1-service  # 替换为你的服务名称
            port:
              number: 8080       # 替换为你的服务端口
  - host: ingress2.0x0f.tech  # 替换为你的域名
    http:
      paths:
      - path: /
        pathType: Prefix
        backend:
          service:
            name: go2-service  # 替换为你的服务名称
            port:
              number: 8080       # 替换为你的服务端口
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