探索 Kubernetes Ingress、Gateway API 与 Istio 的演进和转型

本文深入分析了 Kubernetes Gateway API、Istio 与 Ingress 的联系、差异及迁移策略。

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随着 Istio 1.22 版本的发布,Istio API 已正式升级至 v1 版本,同期,Kubernetes Gateway API 也更新至 v1.1 版本。本篇文章旨在深入探索 Ingress API、Istio API 与 Kubernetes Gateway API 之间的联系与区别,并详述它们在现实应用中的选择及迁移策略。

前言

之前,我曾撰写一篇文章,讨论了 为何 Gateway API 是 Kubernetes 与服务网格入口中的未来方向。文章中指出,作为 Kubernetes 的初始入口网关,Ingress 的资源模型由于过于简单,难以满足当下的可编程网络需求。作为其接班人,Gateway API 近年来发展迅速,获得了广泛支持,包括众多新兴的开源网关项目如 Envoy Gateway 也选择基于 Gateway API 开发。此外,一些传统网关项目也开始适配 Gateway API,或通过 ingress2gateway 这样的工具进行迁移。

Gateway API,作为 Kubernetes 入口网关的最新成果,通过角色划分来分离关注点,并支持跨 namespace,更适合多云环境。它整合了入口网关(南北向)与服务网格(东西向,集群内路由)的重叠功能,为云原生时代的统一流量管理提供了新的参考模型。

Ingress API、Gateway API 与 Istio API 都能实现网关功能,它们之间具体有何联系与区别?本文将为你揭晓这一迷题,并提供 Kubernetes 环境中网关的选择和迁移策略。

Kubernetes 中的流量管理

随着微服务架构的广泛应用和日益增长的复杂性,Kubernetes 的流量管理工具也在不断演进以适应各种技术需求。Ingress API、Istio API 与 Kubernetes Gateway API 分别标志着这一演变的不同阶段。

Ingress API 提供了 Kubernetes 的基本流量管理功能,允许用户通过定义简单的路由规则(例如 HTTP 和 HTTPS)来管理外部访问集群内服务的流量。其设计虽简洁,但功能有限,主要适用于规模较小、结构较简单的应用场景。

相比之下,Istio API 作为服务网格的一部分,提供了一系列高级流量管理功能,如流量镜像、金丝雀发布和断路器,适合于需要复杂流量管理的大规模微服务架构。

为了克服 Ingress API 的局限性并集成类似 Istio 的高级功能,Kubernetes Gateway API 因应而生。它不仅在设计上提供了更高的灵活性和扩展性,还通过社区的广泛支持,成为连接传统 Ingress 实现和现代服务网格技术如 Istio 的桥梁,目前主流的开源网关都是基于 Gateway API 或已进行适配。

以下表格概述了这三者的核心特点和推荐使用场景:

API 名称 对象类型 状态 推荐使用场景
Ingress API Ingress 稳定 (Kubernetes v1.19) 适用于小规模和简单的应用场景,主要用于基本的路由配置
Istio API VirtualServiceGateway 稳定 (Istio 1.22) 适用于高度复杂的微服务架构,需细粒度控制和高级流量管理特性的场景
Gateway API HTTPRouteGateway 稳定 (Gateway API v1.1) 适用于新部署或现有部署,需提高灵活性和可扩展性的场景,特别是结合 Istio 使用

Gateway API v1.1 的推出,特别是其在提升与现有 Ingress 配置兼容性方面的改进,为用户提供了一个平稳的迁移途径,使从传统的 Ingress 解决方案向更现代的、功能更全面的 Gateway API 的过渡变得更为顺畅。

从 Ingress 迁移到 Kubernetes Gateway API

若想从 Ingress 迁移到 Gateway API,请按以下步骤操作:

  1. 理解关键差异:与 Ingress 相比,Gateway API 引入了多种新的概念和资源类型,如 GatewayHTTPRouteTLSRoute。这些资源提供了更多的配置选项和灵活性,请参阅 Gateway API 文档以了解其配置。
  2. 配置入口点:创建 Gateway 资源配置,明确定义如何接收外部流量,包括配置协议、端口和 TLS 终端。
  3. 映射旧资源:将现有的 Ingress 资源映射到对应的 Gateway API 资源。例如,Ingress 中的 host 和 path 规则需要转换为 HTTPRoute 中的路由规则。
  4. 测试与部署:在正式迁移之前,在测试环境中验证新的 Gateway API 配置,确保所有流量路由正常,无安全漏洞。

为了简化迁移过程,你可以使用工具如 ingress2gateway,该工具能自动将 Ingress 配置转换为 Gateway API 格式。

实际迁移示例

以下是一个简单的 HTTP 网关配置示例,展示了如何将 Ingress 迁移到 Gateway API。

假设现有一个 Ingress 配置如下:

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

要将其迁移到 Gateway API,首先需要创建一个 Gateway 对象:

apiVersion: gateway.networking.k8s.io/v1
kind: Gateway
metadata:
  name: example-gateway
spec:
  gatewayClassName: example-gateway-class
  listeners:
    - name: http
      protocol: HTTP
      port: 80
      allowedRoutes:
        kinds
          - kind: HTTPRoute

请确保 gatewayClassName 指向你集群中配置的有效 GatewayClass。GatewayClass 通常由集群管理员设置,是一个为 Gateway 提供配置的资源。

接下来,创建 HTTPRoute 资源来定义路由规则,将流量路由到后端服务:

apiVersion: gateway.networking.k8s.io/v1
kind: HTTPRoute
metadata:
  name: example-httproute
spec:
  parentRefs:
  - name: example-gateway
  hostnames:
  - "example.com"
  rules:
  - matches:
    - path:
        type: PathPrefix
        value: "/"
    backendRefs:
    - name: example-service
      port: 80

在此示例中,我们看到:

  • Ingress 对象中的规则被直接映射到 HTTPRoute 对象中。
  • 路由规则中的主机名匹配、路径匹配以及后端服务配置保持不变,只是对象和字段名称有所不同。

考虑的挑战

虽然可以将 Ingress 迁移到 Gateway API,并可能同时运行它们,但需要考虑以下挑战和迁移的必要性:

  • 功能差异:某些 Ingress 控制器的特定功能可能在 Gateway API 中没有直接对应,可能需要通过额外的配置或自定义资源来实现。
  • 多资源管理:Gateway API 的使用可能涉及比 Ingress 更多的资源类型和更复杂的配置,这可能增加管理的复杂性。

对于现有的 Ingress 和 Istio API 用户,是否需要迁移到 Gateway API 取决于具体情况。以下是一些迁移建议:

  • 新部署:建议直接采用 Gateway API,以便利用其先进特性和预见未来的发展。
  • 现有部署:如果现有系统运行稳定且无需高级特性,可以继续使用现有 API;如果希望利用 Gateway API 的新特性或计划未来长期发展,逐步迁移则是一个理智的选择。

对于不同网关对 Gateway API 的支持情况,可以参考 Gateway API 实现项目的一致性报告了解详细信息。

总结

Ingress API、Istio API 和 Kubernetes Gateway API 各具特色,适应不同的应用场景和需求。选择合适的 API,进行合理的规划和管理,可以显著提高系统的灵活性和稳定性。随着 Gateway API 的持续发展和成熟,它将越来越成为未来流量管理的主流选择。

选择合适的网关技术,结合你的具体需求和现有架构,可以更好地管理和优化流量,确保应用的高效和稳定运行。随着技术的进步和社区的发展,Gateway API 提供了一个强大且灵活的框架,使得从传统的 Ingress 迁移到更现代的解决方案变得更为简单和高效。

参考

最后更新于 2024/11/27