인그레스(Ingress)

클러스터 내의 서비스에 대한 외부 접근을 관리하는 API 오브젝트이며, 일반적으로 HTTP를 관리함.

인그레스는 부하 분산, SSL 종료, 명칭 기반의 가상 호스팅을 제공할 수 있다.

용어

이 가이드는 용어의 명확성을 위해 다음과 같이 정의한다.

• 노드(Node): 클러스터의 일부이며, 쿠버네티스에 속한 워커 머신.
• 클러스터(Cluster): 쿠버네티스에서 관리되는 컨테이너화 된 애플리케이션을 실행하는 노드 집합. 이 예시와 대부분의 일반적인 쿠버네티스 배포에서 클러스터에 속한 노드는 퍼블릭 인터넷의 일부가 아니다.
• 에지 라우터(Edge router): 클러스터에 방화벽 정책을 적용하는 라우터. 이것은 클라우드 공급자 또는 물리적 하드웨어의 일부에서 관리하는 게이트웨이일 수 있다.
• 클러스터 네트워크(Cluster network): 쿠버네티스 네트워킹 모델에 따라 클러스터 내부에서 통신을 용이하게 하는 논리적 또는 물리적 링크 집합.
• 서비스: 레이블 셀렉터를 사용해서 파드 집합을 식별하는 쿠버네티스 서비스. 달리 언급하지 않으면 서비스는 클러스터 네트워크 내에서만 라우팅 가능한 가상 IP를 가지고 있다고 가정한다.

인그레스란?

인그레스는 클러스터 외부에서 클러스터 내부 서비스로 HTTP와 HTTPS 경로를 노출한다. 트래픽 라우팅은 인그레스 리소스에 정의된 규칙에 의해 컨트롤된다.

다음은 인그레스가 모든 트래픽을 하나의 서비스로 보내는 간단한 예시이다.

인그레스는 외부에서 서비스로 접속이 가능한 URL, 로드 밸런스 트래픽, SSL / TLS 종료 그리고 이름-기반의 가상 호스팅을 제공하도록 구성할 수 있다. 인그레스 컨트롤러는 일반적으로 로드 밸런서를 사용해서 인그레스를 수행할 책임이 있으며, 트래픽을 처리하는데 도움이 되도록 에지 라우터 또는 추가 프런트 엔드를 구성할 수도 있다.

인그레스는 임의의 포트 또는 프로토콜을 노출시키지 않는다. HTTP와 HTTPS 이외의 서비스를 인터넷에 노출하려면 보통 Service.Type=NodePort 또는 Service.Type=LoadBalancer 유형의 서비스를 사용한다.

전제 조건들

인그레스 컨트롤러가 있어야 인그레스를 충족할 수 있다. 인그레스 리소스만 생성한다면 효과가 없다.

ingress-nginx와 같은 인그레스 컨트롤러를 배포해야 할 수도 있다. 여러 인그레스 컨트롤러 중에서 선택할 수도 있다.

이상적으로, 모든 인그레스 컨트롤러는 참조 사양이 맞아야 한다. 실제로, 다양한 인그레스 컨트롤러는 조금 다르게 작동한다.

인그레스 리소스

최소한의 인그레스 리소스 예제:

service/networking/minimal-ingress.yaml

apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: Ingress
metadata:
  name: minimal-ingress
  annotations:
    nginx.ingress.kubernetes.io/rewrite-target: /
spec:
  rules:
  - http:
      paths:
      - path: /testpath
        pathType: Prefix
        backend:
          service:
            name: test
            port:
              number: 80

다른 모든 쿠버네티스 리소스와 마찬가지로 인그레스에는 apiVersion, kind, 그리고 metadata 필드가 필요하다. 인그레스 오브젝트의 이름은 유효한 DNS 서브도메인 이름이어야 한다. 설정 파일의 작성에 대한 일반적인 내용은 애플리케이션 배포하기, 컨테이너 구성하기, 리소스 관리하기를 참조한다. 인그레스는 종종 어노테이션을 이용해서 인그레스 컨트롤러에 따라 몇 가지 옵션을 구성하는데, 그 예시는 재작성-타겟 어노테이션이다. 다른 인그레스 컨트롤러는 다른 어노테이션을 지원한다. 지원되는 어노테이션을 확인하려면 선택한 인그레스 컨트롤러의 설명서를 검토한다.

인그레스 사양 에는 로드 밸런서 또는 프록시 서버를 구성하는데 필요한 모든 정보가 있다. 가장 중요한 것은, 들어오는 요청과 일치하는 규칙 목록을 포함하는 것이다. 인그레스 리소스는 HTTP(S) 트래픽을 지시하는 규칙만 지원한다.

인그레스 규칙

각 HTTP 규칙에는 다음의 정보가 포함된다.

• 선택적 호스트. 이 예시에서는, 호스트가 지정되지 않기에 지정된 IP 주소를 통해 모든 인바운드 HTTP 트래픽에 규칙이 적용 된다. 만약 호스트가 제공되면(예, foo.bar.com), 규칙이 해당 호스트에 적용된다.
• 경로 목록 (예, /testpath)에는 각각 service.name 과 service.port.name 또는 service.port.number 가 정의되어 있는 관련 백엔드를 가지고 있다. 로드 밸런서가 트래픽을 참조된 서비스로 보내기 전에 호스트와 경로가 모두 수신 요청의 내용과 일치해야 한다.
• 백엔드는 서비스 문서 또는 사용자 정의 리소스 백엔드에 설명된 바와 같이 서비스와 포트 이름의 조합이다. 호스트와 규칙 경로가 일치하는 인그레스에 대한 HTTP(와 HTTPS) 요청은 백엔드 목록으로 전송된다.

defaultBackend 는 종종 사양의 경로와 일치하지 않는 서비스에 대한 모든 요청을 처리하도록 인그레스 컨트롤러에 구성되는 경우가 많다.

DefaultBackend

규칙이 없는 인그레스는 모든 트래픽을 단일 기본 백엔드로 전송한다. defaultBackend 는 일반적으로 인그레스 컨트롤러의 구성 옵션이며, 인그레스 리소스에 지정되어 있지 않다.

만약 인그레스 오브젝트의 HTTP 요청과 일치하는 호스트 또는 경로가 없으면, 트래픽은 기본 백엔드로 라우팅 된다.

리소스 백엔드

Resource 백엔드는 인그레스 오브젝트와 동일한 네임스페이스 내에 있는 다른 쿠버네티스 리소스에 대한 ObjectRef이다. Resource 는 서비스와 상호 배타적인 설정이며, 둘 다 지정하면 유효성 검사에 실패한다. Resource 백엔드의 일반적인 용도는 정적 자산이 있는 오브젝트 스토리지 백엔드로 데이터를 수신하는 것이다.

service/networking/ingress-resource-backend.yaml

apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: Ingress
metadata:
  name: ingress-resource-backend
spec:
  defaultBackend:
    resource:
      apiGroup: k8s.example.com
      kind: StorageBucket
      name: static-assets
  rules:
    - http:
        paths:
          - path: /icons
            pathType: ImplementationSpecific
            backend:
              resource:
                apiGroup: k8s.example.com
                kind: StorageBucket
                name: icon-assets

위의 인그레스를 생성한 후, 다음의 명령으로 확인할 수 있다.

kubectl describe ingress ingress-resource-backend

Name:             ingress-resource-backend
Namespace:        default
Address:
Default backend:  APIGroup: k8s.example.com, Kind: StorageBucket, Name: static-assets
Rules:
  Host        Path  Backends
  ----        ----  --------
  *
              /icons   APIGroup: k8s.example.com, Kind: StorageBucket, Name: icon-assets
Annotations:  <none>
Events:       <none>

경로 유형

인그레스의 각 경로에는 해당 경로 유형이 있어야 한다. 명시적 pathType 을 포함하지 않는 경로는 유효성 검사에 실패한다. 지원되는 경로 유형은 세 가지이다.

• ImplementationSpecific: 이 경로 유형의 일치 여부는 IngressClass에 따라 달라진다. 이를 구현할 때 별도 pathType 으로 처리하거나, Prefix 또는 Exact 경로 유형과 같이 동일하게 처리할 수 있다.

• Exact: URL 경로의 대소문자를 엄격하게 일치시킨다.

• Prefix: URL 경로의 접두사를 / 를 기준으로 분리한 값과 일치시킨다. 일치는 대소문자를 구분하고, 요소별로 경로 요소에 대해 수행한다. 모든 p 가 요청 경로의 요소별 접두사가 p 인 경우 요청은 p 경로에 일치한다.

  참고: 경로의 마지막 요소가 요청 경로에 있는 마지막 요소의 하위 문자열인 경우에는 일치하지 않는다(예시: /foo/bar 는 /foo/bar/baz 와 일치하지만, /foo/barbaz 와는 일치하지 않는다).

예제

다중 일치

경우에 따라 인그레스의 여러 경로가 요청과 일치할 수 있다. 이 경우 가장 긴 일치하는 경로가 우선하게 된다. 두 개의 경로가 여전히 동일하게 일치하는 경우 접두사(prefix) 경로 유형보다 정확한(exact) 경로 유형을 가진 경로가 사용 된다.

호스트네임 와일드카드

호스트는 정확한 일치(예: "foo.bar.com") 또는 와일드카드(예: "* .foo.com")일 수 있다. 정확한 일치를 위해서는 HTTP host 헤더가 host 필드와 일치해야 한다. 와일드카드 일치를 위해서는 HTTP host 헤더가 와일드카드 규칙의 접미사와 동일해야 한다.

service/networking/ingress-wildcard-host.yaml

apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: Ingress
metadata:
  name: ingress-wildcard-host
spec:
  rules:
  - host: "foo.bar.com"
    http:
      paths:
      - pathType: Prefix
        path: "/bar"
        backend:
          service:
            name: service1
            port:
              number: 80
  - host: "*.foo.com"
    http:
      paths:
      - pathType: Prefix
        path: "/foo"
        backend:
          service:
            name: service2
            port:
              number: 80

인그레스 클래스

인그레스는 서로 다른 컨트롤러에 의해 구현될 수 있으며, 종종 다른 구성으로 구현될 수 있다. 각 인그레스에서는 클래스를 구현해야하는 컨트롤러 이름을 포함하여 추가 구성이 포함된 IngressClass 리소스에 대한 참조 클래스를 지정해야 한다.

service/networking/external-lb.yaml

apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: IngressClass
metadata:
  name: external-lb
spec:
  controller: example.com/ingress-controller
  parameters:
    apiGroup: k8s.example.com
    kind: IngressParameters
    name: external-lb

인그레스클래스의 .spec.parameters 필드를 사용하여 해당 인그레스클래스와 연관있는 환경 설정을 제공하는 다른 리소스를 참조할 수 있다.

사용 가능한 파라미터의 상세한 타입은 인그레스클래스의 .spec.parameters 필드에 명시한 인그레스 컨트롤러의 종류에 따라 다르다.

인그레스클래스 범위

인그레스 컨트롤러의 종류에 따라, 클러스터 범위로 설정한 파라미터의 사용이 가능할 수도 있고, 또는 한 네임스페이스에서만 사용 가능할 수도 있다.

• 클러스터
• 네임스페이스

---
apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: IngressClass
metadata:
  name: external-lb-1
spec:
  controller: example.com/ingress-controller
  parameters:
    # 이 인그레스클래스에 대한 파라미터는 "external-config-1" 라는
    # ClusterIngressParameter(API 그룹 k8s.example.net)에 기재되어 있다.
    # 이 정의는 쿠버네티스가 
    # 클러스터 범위의 파라미터 리소스를 검색하도록 한다.
    scope: Cluster
    apiGroup: k8s.example.net
    kind: ClusterIngressParameter
    name: external-config-1

---
apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: IngressClass
metadata:
  name: external-lb-2
spec:
  controller: example.com/ingress-controller
  parameters:
    # 이 인그레스클래스에 대한 파라미터는 
    # "external-configuration" 환경 설정 네임스페이스에 있는
    # "external-config" 라는 IngressParameter(API 그룹 k8s.example.com)에 기재되어 있다.
    scope: Namespace
    apiGroup: k8s.example.com
    kind: IngressParameter
    namespace: external-configuration
    name: external-config

사용중단(Deprecated) 어노테이션

쿠버네티스 1.18에 IngressClass 리소스 및 ingressClassName 필드가 추가되기 전에 인그레스 클래스는 인그레스에서 kubernetes.io/ingress.class 어노테이션으로 지정되었다. 이 어노테이션은 공식적으로 정의된 것은 아니지만, 인그레스 컨트롤러에서 널리 지원되었었다.

인그레스의 최신 ingressClassName 필드는 해당 어노테이션을 대체하지만, 직접적으로 해당하는 것은 아니다. 어노테이션은 일반적으로 인그레스를 구현해야 하는 인그레스 컨트롤러의 이름을 참조하는 데 사용되었지만, 이 필드는 인그레스 컨트롤러의 이름을 포함하는 추가 인그레스 구성이 포함된 인그레스 클래스 리소스에 대한 참조이다.

기본 IngressClass

특정 IngressClass를 클러스터의 기본 값으로 표시할 수 있다. IngressClass 리소스에서 ingressclass.kubernetes.io/is-default-class 를 true 로 설정하면 ingressClassName 필드가 지정되지 않은 새 인그레스에게 기본 IngressClass가 할당된다.

인그레스 유형들

단일 서비스로 지원되는 인그레스

단일 서비스를 노출할 수 있는 기존 쿠버네티스 개념이 있다 (대안을 본다). 인그레스에 규칙 없이 기본 백엔드 를 지정해서 이를 수행할 수 있다.

service/networking/test-ingress.yaml

apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: Ingress
metadata:
  name: test-ingress
spec:
  defaultBackend:
    service:
      name: test
      port:
        number: 80

만약 kubectl apply -f 를 사용해서 생성한다면 추가한 인그레스의 상태를 볼 수 있어야 한다.

kubectl get ingress test-ingress

NAME           CLASS         HOSTS   ADDRESS         PORTS   AGE
test-ingress   external-lb   *       203.0.113.123   80      59s

여기서 203.0.113.123 는 인그레스 컨트롤러가 인그레스를 충족시키기 위해 할당한 IP 이다.

간단한 팬아웃(fanout)

팬아웃 구성은 HTTP URI에서 요청된 것을 기반으로 단일 IP 주소에서 1개 이상의 서비스로 트래픽을 라우팅 한다. 인그레스를 사용하면 로드 밸런서의 수를 최소로 유지할 수 있다. 예를 들어 다음과 같은 설정을 한다.

다음과 같은 인그레스가 필요하다.

service/networking/simple-fanout-example.yaml

apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: Ingress
metadata:
  name: simple-fanout-example
spec:
  rules:
  - host: foo.bar.com
    http:
      paths:
      - path: /foo
        pathType: Prefix
        backend:
          service:
            name: service1
            port:
              number: 4200
      - path: /bar
        pathType: Prefix
        backend:
          service:
            name: service2
            port:
              number: 8080

kubectl apply -f 를 사용해서 인그레스를 생성 할 때 다음과 같다.

kubectl describe ingress simple-fanout-example

Name:             simple-fanout-example
Namespace:        default
Address:          178.91.123.132
Default backend:  default-http-backend:80 (10.8.2.3:8080)
Rules:
  Host         Path  Backends
  ----         ----  --------
  foo.bar.com
               /foo   service1:4200 (10.8.0.90:4200)
               /bar   service2:8080 (10.8.0.91:8080)
Events:
  Type     Reason  Age                From                     Message
  ----     ------  ----               ----                     -------
  Normal   ADD     22s                loadbalancer-controller  default/test

인그레스 컨트롤러는 서비스(service1, service2)가 존재하는 한, 인그레스를 만족시키는 특정한 로드 밸런서를 프로비저닝한다. 이렇게 하면, 주소 필드에서 로드 밸런서의 주소를 볼 수 있다.

이름 기반의 가상 호스팅

이름 기반의 가상 호스트는 동일한 IP 주소에서 여러 호스트 이름으로 HTTP 트래픽을 라우팅하는 것을 지원한다.

다음 인그레스는 호스트 헤더에 기반한 요청을 라우팅 하기 위해 뒷단의 로드 밸런서를 알려준다.

service/networking/name-virtual-host-ingress.yaml

apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: Ingress
metadata:
  name: name-virtual-host-ingress
spec:
  rules:
  - host: foo.bar.com
    http:
      paths:
      - pathType: Prefix
        path: "/"
        backend:
          service:
            name: service1
            port:
              number: 80
  - host: bar.foo.com
    http:
      paths:
      - pathType: Prefix
        path: "/"
        backend:
          service:
            name: service2
            port:
              number: 80

만약 규칙에 정의된 호스트 없이 인그레스 리소스를 생성하는 경우, 이름 기반 가상 호스트가 없어도 인그레스 컨트롤러의 IP 주소에 대한 웹 트래픽을 일치 시킬 수 있다.

예를 들어, 다음 인그레스는 first.bar.com에 요청된 트래픽을 service1로, second.bar.com는 service2로, 호스트 이름이 정의되지 않은(즉, 요청 헤더가 표시 되지 않는) IP 주소로의 모든 트래픽은 service3로 라우팅 한다.

service/networking/name-virtual-host-ingress-no-third-host.yaml

apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: Ingress
metadata:
  name: name-virtual-host-ingress-no-third-host
spec:
  rules:
  - host: first.bar.com
    http:
      paths:
      - pathType: Prefix
        path: "/"
        backend:
          service:
            name: service1
            port:
              number: 80
  - host: second.bar.com
    http:
      paths:
      - pathType: Prefix
        path: "/"
        backend:
          service:
            name: service2
            port:
              number: 80
  - http:
      paths:
      - pathType: Prefix
        path: "/"
        backend:
          service:
            name: service3
            port:
              number: 80

TLS

TLS 개인 키 및 인증서가 포함된 시크릿(Secret)을 지정해서 인그레스를 보호할 수 있다. 인그레스 리소스는 단일 TLS 포트인 443만 지원하고 인그레스 지점에서 TLS 종료를 가정한다(서비스 및 해당 파드에 대한 트래픽은 일반 텍스트임). 인그레스의 TLS 구성 섹션에서 다른 호스트를 지정하면, SNI TLS 확장을 통해 지정된 호스트이름에 따라 동일한 포트에서 멀티플렉싱 된다(인그레스 컨트롤러가 SNI를 지원하는 경우). TLS secret에는 tls.crt 와 tls.key 라는 이름의 키가 있어야 하고, 여기에는 TLS에 사용할 인증서와 개인 키가 있다. 예를 들어 다음과 같다.

apiVersion: v1
kind: Secret
metadata:
  name: testsecret-tls
  namespace: default
data:
  tls.crt: base64 encoded cert
  tls.key: base64 encoded key
type: kubernetes.io/tls

인그레스에서 시크릿을 참조하면 인그레스 컨트롤러가 TLS를 사용하여 클라이언트에서 로드 밸런서로 채널을 보호하도록 지시한다. 생성한 TLS 시크릿이 https-example.foo.com 의 정규화 된 도메인 이름(FQDN)이라고 하는 일반 이름(CN)을 포함하는 인증서에서 온 것인지 확인해야 한다.

service/networking/tls-example-ingress.yaml

apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: Ingress
metadata:
  name: tls-example-ingress
spec:
  tls:
  - hosts:
      - https-example.foo.com
    secretName: testsecret-tls
  rules:
  - host: https-example.foo.com
    http:
      paths:
      - path: /
        pathType: Prefix
        backend:
          service:
            name: service1
            port:
              number: 80

로드 밸런싱

인그레스 컨트롤러는 로드 밸런싱 알고리즘, 백엔드 가중치 구성표 등 모든 인그레스에 적용되는 일부 로드 밸런싱 정책 설정으로 부트스트랩된다. 보다 진보된 로드 밸런싱 개념 (예: 지속적인 세션, 동적 가중치)은 아직 인그레스를 통해 노출되지 않는다. 대신 서비스에 사용되는 로드 밸런서를 통해 이러한 기능을 얻을 수 있다.

또한, 헬스 체크를 인그레스를 통해 직접 노출되지 않더라도, 쿠버네티스에는 준비 상태 프로브와 같은 동일한 최종 결과를 얻을 수 있는 병렬 개념이 있다는 점도 주목할 가치가 있다. 컨트롤러 별 설명서를 검토하여 헬스 체크를 처리하는 방법을 확인한다(예: nginx, 또는 GCE).

인그레스 업데이트

기존 인그레스를 업데이트해서 새 호스트를 추가하려면, 리소스를 편집해서 호스트를 업데이트 할 수 있다.

kubectl describe ingress test

Name:             test
Namespace:        default
Address:          178.91.123.132
Default backend:  default-http-backend:80 (10.8.2.3:8080)
Rules:
  Host         Path  Backends
  ----         ----  --------
  foo.bar.com
               /foo   service1:80 (10.8.0.90:80)
Annotations:
  nginx.ingress.kubernetes.io/rewrite-target:  /
Events:
  Type     Reason  Age                From                     Message
  ----     ------  ----               ----                     -------
  Normal   ADD     35s                loadbalancer-controller  default/test

kubectl edit ingress test

YAML 형식의 기존 구성이 있는 편집기가 나타난다. 새 호스트를 포함하도록 수정한다.

spec:
  rules:
  - host: foo.bar.com
    http:
      paths:
      - backend:
          service:
            name: service1
            port:
              number: 80
        path: /foo
        pathType: Prefix
  - host: bar.baz.com
    http:
      paths:
      - backend:
          service:
            name: service2
            port:
              number: 80
        path: /foo
        pathType: Prefix
..

변경사항을 저장한 후, kubectl은 API 서버의 리소스를 업데이트하며, 인그레스 컨트롤러에게도 로드 밸런서를 재구성하도록 지시한다.

이것을 확인한다.

kubectl describe ingress test

Name:             test
Namespace:        default
Address:          178.91.123.132
Default backend:  default-http-backend:80 (10.8.2.3:8080)
Rules:
  Host         Path  Backends
  ----         ----  --------
  foo.bar.com
               /foo   service1:80 (10.8.0.90:80)
  bar.baz.com
               /foo   service2:80 (10.8.0.91:80)
Annotations:
  nginx.ingress.kubernetes.io/rewrite-target:  /
Events:
  Type     Reason  Age                From                     Message
  ----     ------  ----               ----                     -------
  Normal   ADD     45s                loadbalancer-controller  default/test

수정된 인그레스 YAML 파일을 kubectl replace -f 를 호출해서 동일한 결과를 얻을 수 있다.

가용성 영역에 전체에서의 실패

장애 도메인에 트래픽을 분산시키는 기술은 클라우드 공급자마다 다르다. 자세한 내용은 인그레스 컨트롤러 설명서를 확인한다.

대안

사용자는 인그레스 리소스를 직접적으로 포함하지 않는 여러가지 방법으로 서비스를 노출할 수 있다.

• Service.Type=LoadBalancer 사용.
• Service.Type=NodePort 사용.

다음 내용

• 인그레스 API에 대해 배우기
• 인그레스 컨트롤러에 대해 배우기
• NGINX 컨트롤러로 Minikube에서 인그레스 구성하기