使用 Traefik 边缘路由器
2021/03/26 13:26:19
使用 Traefik 边缘路由器

使用 Traefik 边缘路由器

## 简介

Traefik 是一个现代化的反向代理、负载均衡工具，使得微服务的部署更加容易。 Traefik 兼容所有主流的集群技术，比如 Docker, Swarm mode, Kubernetes, Marathon, Consul, Etcd, Rancher, Amazon ECS, ...

最吸引我的是，它的配置是 自动 且 动态 的，用人话说就是：

会自动监听配置文件改动，自动发现新服务接入，并更新自己的配置，无需人工重启。

## 与 Nginx 相比

很长一段时间我都在用 Nginx 作为流量分发的入口，Nginx 配置简单，快速，功能强大，成熟稳定，balabala...

如今我把应用入口换成了 Traefik，并不是说 Nginx 比之差一些，而是 Traefik 有一些很强大的功能，作为 边缘路由器 更合适、更 cool，Nginx 在其它场景下依然使用很广泛，这里列一些 Traefik 的优势：

  1. 自带一个 dashboard 界面，可视化更直观。
  2. 自带 服务发现 能力，可自动监听配置改动、发现新服务，并自动更新无需人工重启。（像不像 Ingress？）
  3. 更现代，因为比较新，所以考虑了很多容器技术、编排工具，可以支持 本地配置、Docker、Kubernetes 等。
  4. 提供了 Let's Encrypt 证书工具，我用它替换掉了 acme.sh，毕竟原生支持更方便，作为 边缘路由器 的角色也很合理。
  5. 折腾一下 ...

## 安装

### 使用二进制文件

可以从 Github Release 页面获取最新的二进制文件。

bash
# 解压
& tar -zxvf traefik_${traefik_version}_linux_${arch}.tar.gz

# 然后运行
& ./traefik --help

### 使用官方 Docker 镜像

可以在 Docker Official Images 选择一个镜像来运行。

bash
docker run -d -p 8080:8080 -p 80:80 \
    -v $PWD/traefik.toml:/etc/traefik/traefik.toml traefik:v2.4

### 使用 helm

可以从 traefik-helm-chart 获取最新的 helm chart。

bash
# 1. 添加 repo
& helm repo add traefik https://helm.traefik.io/traefik
# 2. update
& helm repo update
# 3. install
& helm install traefik traefik/traefik

想在 Kubenetes 使用通过 helm 安装最方便，traefik-helm-chart 的配置参数挺多，了解基本使用后也方便触类旁通。 二进制方式，和 docker 方式差不多，本文会着重介绍 docker 方式。

## 配置发现

配置分为 静态配置 和 动态配置 两种，静态配置 作为 traefik 的启动配置，动态配置 可以是完全动态的路由配置。 Traefik 在启动的时候，会在以下位置中搜索名为 traefik.toml（或 traefik.yml、traefik.yaml）的文件（后文皆以 .yml 为例）：

  • /etc/traefik/
  • $XDG_CONFIG_HOME/
  • $HOME/.config/
  • . (工作目录)

Traefik 会自动发现 动态配置，并更新自身。也被成为：配置发现。

### 概述

Traefik 的服务发现，是通过 Providers 来实现的。 通过查询 providers 的 API 来查找有关路由的相关信息，Traefik 每次检测到变更，都会动态更新路由。

官方支持的 providers 有很多，这里介绍常用的 3 种：

Provider类型配置类型
File手动TOML/YAML 文件
Docker编排器标签
Kubernetes编排器自定义资源

可以从 这里查看 更多支持的 providers。

### File

file provider 可以让我们通过 TOML 或者 YAML 文件来定义动态配置。

在 静态配置 中，预先声明要监听的 文件 或者 文件夹：

yaml
providers:
  file:
    # 文件 跟 目录，2选1
    # 要监听的文件
    filename: dynamic_conf.yml
    # 要监听的目录
    directory: /path/to/config
    # 允许 traefik 自动 watch 配置文件的变化
    watch: true

### Docker

在启动容器的时候，可以以标签的形式通知、配置，以让 Traefik 来完成自动化配置。 如果容器停止，Traefik 也会自动销毁相关配置。

使用 静态配置，告知 Traefik 去监听 Docker 的生命周期。

yaml
providers:
  # 监听docker生命周期
  docker:
    # 用于连接所有容器的默认 docker 网络，默认为 empty
    network: traefik-network

然后启动容器的时候添加 label，Traefik 会根据 label 的配置去生成对应路由。

yaml
# docker-compose.yml
version: '3'
services:
  blog:
    image: 'xxx:latest'
    labels:
      - traefik.http.routers.blog.rule=PathPrefix(`/`)
      - traefik.http.services.blog.loadbalancer.server.port=8080
networks:
  default:
    name: traefik-network
    external: true

以上的 labels 会生成如下动态配置：

yaml
http:
  # 生成一个 router 规则
  routers:
    blog:
      rule: 'PathPrefix(`/`)'
      service: blog
  # 生成一个 service，并配置访问的 port
  services:
    blog:
      loadBalancer:
        servers:
          - url: 'http://traefik-network:8080'

### Kubernetes

在 k8s 中使用 Traefik 作为 Ingress Controller 是一个不错的选择，新加路由只用加一个普通的 Ingress 配置文件：

yaml
# ingress.yaml
kind: Ingress
apiVersion: extensions/v1beta1
metadata:
  name: ingress-traefik
  namespace: xxx
spec:
  rules:
    - http:
        paths:
          - path: /
            backend:
              serviceName: some-name
              servicePort: some-port

使用 helm 安装 Traefik 是一种很方便的方式，可以参考：https://github.com/traefik/traefik-helm-chart

## 路由和负载均衡

### 概览

#### 流量流转

当请求进来当时候我们看下发生了啥，这样更有助于理解 Traefik 的一些概念。

  1. 在我们启动 Traefik 的时候，我们要定义 entrypoints（静态配置），表示流量的入口。
  2. 然后连接到 entrypoints 的 routes 去判断是否符合定义的规则。
  3. 如果符合，就用 middleware 中间件去处理下。
  4. 最后把流量打到 services 上面。

#### 各部分职责：

  • Providers 来发现基础设施上存在的服务（它们的 IP、运行状况等...）
  • Entrypoints 监听 traffic 的流量入口 (ports, ...)
  • Routers 分析请求 (host, path, headers, SSL, ...)
  • Middlewares 会把请求做一些调整 (authentication, rate limiting, headers, ...)

#### 示例

我们用 File Provider 来看一个完整的例子，首先是 静态配置：

yaml
entryPoints:
  web:
    # 监听 8081 端口的请求
    address: :8081

providers:
  # 配置 file provider 监听目录，可以动态定义 routers / middlewares / services
  file:
    directory: /path/to/dynamic/conf
    watch: true

然后我们就可以在 /path/to/dynamic/conf 目录中去定义 动态配置：

yaml
# http 路由部分
http:
  routers:
    # 定义一个路由去处理请求
    to-whoami:
      # 路由的规则是 Host:example.com，而且请求是 /whoami/ 开头
      rule: 'Host(`example.com`) && PathPrefix(`/whoami/`)'
      # 如果规则匹配上，就用以下中间件处理
      middlewares:
        - test-user
      # 最后再把流量打到 `whoami` 的服务上。
      service: whoami

  middlewares:
    # 定义一个中间件，用来验证用户身份。中间件可以在这里查阅：https://doc.traefik.io/traefik/middlewares/overview/
    test-user:
      basicAuth:
        users:
          - test:$apr1$H6uskkkW$IgXLP6ewTrSuBkTrqE8wj/

  services:
    # 定义一个服务，以及如何把它跟现有服务关联起来
    whoami:
      loadBalancer:
        servers:
          - url: http://private/whoami-service

### EntryPoints

EntryPoints 就是 Traefik 的流量入口，定义了监听哪个端口，或者监听 TCP 还是 UDP。

yaml
# example
## 静态配置
entryPoints:
  web:
    address: ':80'

  web-secure:
    address: ':443'

### Routers

Routers 负责将请求转发到指定服务，可以将指定 EntryPoints 的，符合自己规则 Rules 的请求，经过中间件 Middlewares 处理后，转发到指定的 Service 上面。

yaml
## 动态配置
http:
  routers:
    router-name:
      # 监听指定 entryPoints，默认所有
      entryPoints:
        - 'websecure'
        - 'other'
      # 指定该路由规则
      rule: 'Host(`traefik.io`) && Path(`/traefik`))'
      # 指定服务
      service: 'service-name'

### Services

Services 负责配置如何获取最终将处理传入请求的实际服务。

yaml
## 动态配置
http:
  services:
    service-name:
      loadBalancer:
        # loadBalancer 会将流量在多个实例间进行负载均衡
        servers:
          - url: 'http://private-ip-server-1'
          - url: 'http://private-ip-server-2'

## HTTPS

Traefik 可以使用 ACME 自动获取证书，其它方式暂不赘述。

... 直接看例子吧，注释多。

yaml
# entrypoints，入口
entryPoints:
  # http, 80 端口
  web:
    address: :80
    http:
      # 会重定向到 https
      # https://doc.traefik.io/traefik/routing/entrypoints/#redirection
      redirections:
        entryPoint:
          to: websecure
          scheme: https
  # https, 443 端口
  websecure:
    address: :443
    http:
      tls:
        certResolver: nosaidResolver
        domains:
          - main: nosaid.com
            sans:
              - www.nosaid.com

# https://doc.traefik.io/traefik/https/acme/#httpchallenge
certificatesResolvers:
  nosaidResolver:
    acme:
      email: hi.xieshuang@gmail.com
      storage: /etc/traefik/acme.json # 要存储的位置，如果使用 docker 记得添加 volume
      httpChallenge:
        entryPoint: web # 对于 http 的请求使用 httpChallenge 方式获取证书

## 中间件

通过附加到路由，中间件可以在请求发送到服务之前来调整请求。 中间件被附件到路由上，是一种在请求发送到你的 服务 之前（或者在服务的响应发送到客户端之前）调整请求的一种方法。

Traefik 内置了许多不同功能的中间件，可以修改请求，头信息，重定向，添加身份验证等等。

中间件可以通过链式组合的方式来满足业务需求。

yaml
http:
  routers:
    ttyd-router:
      rule: 'PathPrefix(`/prefix`)'
      service: some-service
      middlewares:
        - prefix-middleware

  middlewares:
    prefix-middleware:
      stripPrefix:
        prefixes:
          - '/prefix'

比如上面例子中，中间件就会抹去 /prefix 前缀。 如果请求 /prefix/a/b，在 some-service 接收到请求的时候，就变成了 /a/b。

## Dashboard

Traefik 自带了一个 Web UI，叫做 Dashboard。可以快速、便捷、直观的查看当前的所有 entryPoints、routes、middleWares、balabala

Dashboard 的开启方式比较简单，添加 静态配置，就可以访问 8080 端口来访问了。

yaml
# 开启 dashboard
# https://doc.traefik.io/traefik/operations/dashboard/#insecure-mode
api:
  insecure: true

## 参考

Traefik Official Document

一文搞懂 Traefik2.1 的使用

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