在Kubernetes上安装MetalLB和Nginx Ingress

为什么需要MetalLB和Ingress

在Kubernetes集群中，尤其是裸机（Bare Metal）环境下，存在两个常见的网络访问挑战：

1. LoadBalancer类型服务的实现：Kubernetes没有为裸机集群提供网络负载均衡器(LoadBalancer类型的服务)的内置实现
2. 服务暴露管理：当有多个服务需要被集群外部访问时，为每个服务单独暴露端口既不安全也不便于管理

这就是MetalLB和Ingress出现的原因 - MetalLB为裸机集群提供LoadBalancer能力，而Ingress则提供了统一的入口管理和路由功能。

网络规划准备

在开始安装前，需要进行简单的网络规划：

• 确定Kubernetes集群使用的网段（例如：172.18.0.0/16）
• 为MetalLB分配一段虚拟IP地址范围，用于LoadBalancer类型的服务（例如：172.18.8.83-172.18.8.89）

安装MetalLB

步骤1：部署MetalLB组件

使用官方提供的YAML文件直接安装MetalLB：

# 使用最新版本的MetalLB
kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/metallb/metallb/main/config/manifests/metallb-native.yaml

# 或者使用指定版本（如v0.9.5）
# kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/metallb/metallb/v0.9.5/manifests/namespace.yaml
# kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/metallb/metallb/v0.9.5/manifests/metallb.yaml

步骤2：配置Kube-Proxy

修改kube-proxy配置，添加strictARP: true设置：

apiVersion: kubeproxy.config.k8s.io/v1alpha1
kind: KubeProxyConfiguration
mode: "ipvs"
ipvs:
  strictARP: true

步骤3：验证MetalLB安装

等待MetalLB Pod运行，并验证安装状态：

kubectl get pods -n metallb-system
kubectl get l2advertisements.metallb.io -o wide -n metallb-system

安装Nginx Ingress Controller

步骤1：选择适合的部署方式

对于裸机集群，我们可以使用以下命令安装Ingress Nginx Controller：

kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/kubernetes/ingress-nginx/controller-v1.2.0/deploy/static/provider/baremetal/deploy.yaml

步骤2：处理镜像拉取问题

在国内环境中，可能会遇到无法拉取gcr.io镜像的问题。可以修改部署文件，将镜像替换为国内源：

原始镜像：

k8s.gcr.io/ingress-nginx/controller:v0.41.2@sha256:1f4f402b9c14f3ae92b11ada1dfe9893a88f0faeb0b2f4b903e2c67a0c3bf0de

替换为国内镜像：

registry.cn-beijing.aliyuncs.com/lingshiedu/ingress-nginx-controller

步骤3：创建Ingress Controller

使用修改后的YAML文件创建Ingress Controller：

kubectl create -f ingress-nginx-controller.yaml

步骤4：配置Service类型

在裸机集群中使用Ingress Nginx，通常有三种模式：

1. LoadBalancer模式：将ingress-nginx-controller的Service类型设置为LoadBalancer

type: LoadBalancer

2. NodePort模式：通过NodePort暴露服务
3. HostNetwork模式：直接使用主机网络

在裸机环境中使用LoadBalancer类型服务

安装完MetalLB和Ingress后，就可以在裸机集群中使用LoadBalancer类型的服务了。MetalLB会自动为这类服务分配之前规划的虚拟IP地址范围内的IP。

部署示例应用程序

安装完成后，可以部署一个简单的Nginx应用程序来测试：

1. 部署Nginx应用
2. 创建对应的Service（类型为ClusterIP）
3. 创建Ingress资源，配置域名和路径规则

总结

在Kubernetes裸机环境中，MetalLB和Ingress Nginx是一对强大的组合，它们解决了裸机集群中负载均衡和服务暴露的关键问题。通过上述步骤，您可以在自己的Kubernetes集群中成功安装和配置这两个组件，为您的应用程序提供稳定、可靠的外部访问能力。