你所不了解的 Traefik

2021-12-10 09:56:51 浏览数 (1)
在之前的文章中，我们简单介绍了关于

作为一款革新的边缘路由器 ，意味着 Traefik 是所构建的整个应用平台的守卫者，拦截并路由每一个接入的请求：基于所设定的逻辑和规则，以确定哪些服务处理对应的请求。关于 Traefik 的模型画像，具体可参考如下所示：

当然，除了所具备的服务代理特征之外， Traefik 同时也拥有“服务发现”功能机制，其动态检测后端服务状态信息并实时更新路由规则，从而达到服务治理之功效。

我们以 Docker Provider 场景作为参考模型对 Traefik 生态进行简要的剖析，以使得大家能够深入了解 Traefik 相关特性。

如下场景中，我们基于最新版的 Traefik v2.5.2 镜像为例，进行相关相关实例的部署及运行，具体如下所示：

代码语言：javascript复制
[administrator@JavaLangOutOfMemory ~] % vi docker-compose.yaml 
version: '3'
services:
  reverse-proxy:
    image: traefik:latest
    # 开启 web UI 并且 Traefik 监听 Docker
    command: --api.insecure=true --providers.docker
    ports:
      # HTTP 端口
      - "80:80"
      # Web UI 端口(通过 --api.insecure=true 启用)
      - "8080:8080"
    volumes:
      # Traefik 监听 Docker 事件
      - /var/run/docker.sock:/var/run/docker.sock

然后，我们运行此实例，具体如下：

代码语言：javascript复制
[administrator@JavaLangOutOfMemory ~] % docker-compose up -d reverse-proxy
代码语言：javascript复制
[administrator@JavaLangOutOfMemory ~] %  curl -i http://192.168.56.114:8080/api/rawdata?json
HTTP/1.1 200 OK
Content-Type: application/json
Date: Thu, 09 Sep 2021 02:05:08 GMT
Content-Length: 1361

{"routers":{"api@internal":{"entryPoints":["traefik"],"service":"api@internal","rule":"PathPrefix(`/api`)","priority":2147483646,"status":"enabled","using":["traefik"]},"dashboard@internal":{"entryPoints":["traefik"],"middlewares":["dashboard_redirect@internal","dashboard_stripprefix@internal"],"service":"dashboard@internal","rule":"PathPrefix(`/`)","priority":2147483645,"status":"enabled","using":["traefik"]},"reverse-proxy-traefik@docker":{"entryPoints":["http"],"service":"reverse-proxy-traefik","rule":"Host(`reverse-proxy-traefik`)","status":"enabled","using":["http"]}},"middlewares":{"dashboard_redirect@internal":{"redirectRegex":{"regex":"^(http:\/\/(\[[\w:.] \]|[\w\._-] )(:\d )?)\/$","replacement":"${1}/dashboard/","permanent":true},"status":"enabled","usedBy":["dashboard@internal"]},"dashboard_stripprefix@internal":{"stripPrefix":{"prefixes":["/dashboard/","/dashboard"]},"status":"enabled","usedBy":["dashboard@internal"]}},"services":{"api@internal":{"status":"enabled","usedBy":["api@internal"]},"dashboard@internal":{"status":"enabled","usedBy":["dashboard@internal"]},"noop@internal":{"status":"enabled"},"reverse-proxy-traefik@docker":{"loadBalancer":{"servers":[{"url":"http://172.20.0.2:80"}],"passHostHeader":true},"status":"enabled","usedBy":["reverse-proxy-traefik@docker"],"serverStatus":{"http://172.20.0.2:80":"UP"}}}}

此时，我们也可以通过浏览器访问 http://192.168.56.114:8080/api/rawdata 接口来查看 Traefik 的 API 原始数据。

接下来，我们部署一个 Demo 服务，基于 Traefik 进行路由创建，具体如下所示：

代码语言：javascript复制
version: '3'

services:
  reverse-proxy:
    # 官方的 Traefik 2.0 Docker 镜像
    image: traefik:latest
    # 开启 web UI 并且告诉 Traefik 监听 Docker
    command: --api.insecure=true --providers.docker
    ports:
      # HTTP 端口
      - "80:80"
      # Web UI 端口(通过 --api.insecure=true 启用)
      - "8080:8080"
    volumes:
      # 这样 Traefik 可以监听 Docker 事件
      - /var/run/docker.sock:/var/run/docker.sock

  whoami:
    # 一个通过 API 暴露其 IP 地址的容器
    image: containous/whoami
    labels:
      - "traefik.http.routers.whoami.rule=Host(`whoami.docker.localhost`)"

基于上面的 Yaml文件中，我们定义了 一个名称为 whoami 简单的 web 服务，此服务会打印部署的机器的相关信息（IP 地址、主机等等）。然后我们使用以下命令启动 whoami 服务，具体：

代码语言：javascript复制
[administrator@JavaLangOutOfMemory ~] % docker-compose up -d whoami

此时，我们再次进行请求 Api 接口，结果如下所示：

代码语言：javascript复制
[administrator@JavaLangOutOfMemory ~] % curl -i http://192.168.56.114:8080/api/rawdata?json
HTTP/1.1 200 OK
Content-Type: application/json
Date: Thu, 09 Sep 2021 02:09:25 GMT
Content-Length: 1705

{"routers":{"api@internal":{"entryPoints":["traefik"],"service":"api@internal","rule":"PathPrefix(`/api`)","priority":2147483646,"status":"enabled","using":["traefik"]},"dashboard@internal":{"entryPoints":["traefik"],"middlewares":["dashboard_redirect@internal","dashboard_stripprefix@internal"],"service":"dashboard@internal","rule":"PathPrefix(`/`)","priority":2147483645,"status":"enabled","using":["traefik"]},"reverse-proxy-traefik@docker":{"entryPoints":["http"],"service":"reverse-proxy-traefik","rule":"Host(`reverse-proxy-traefik`)","status":"enabled","using":["http"]},"whoami@docker":{"entryPoints":["http"],"service":"whoami-traefik","rule":"Host(`whoami.docker.localhost`)","status":"enabled","using":["http"]}},"middlewares":{"dashboard_redirect@internal":{"redirectRegex":{"regex":"^(http:\/\/(\[[\w:.] \]|[\w\._-] )(:\d )?)\/$","replacement":"${1}/dashboard/","permanent":true},"status":"enabled","usedBy":["dashboard@internal"]},"dashboard_stripprefix@internal":{"stripPrefix":{"prefixes":["/dashboard/","/dashboard"]},"status":"enabled","usedBy":["dashboard@internal"]}},"services":{"api@internal":{"status":"enabled","usedBy":["api@internal"]},"dashboard@internal":{"status":"enabled","usedBy":["dashboard@internal"]},"noop@internal":{"status":"enabled"},"reverse-proxy-traefik@docker":{"loadBalancer":{"servers":[{"url":"http://172.20.0.2:80"}],"passHostHeader":true},"status":"enabled","usedBy":["reverse-proxy-traefik@docker"],"serverStatus":{"http://172.20.0.2:80":"UP"}},"whoami-traefik@docker":{"loadBalancer":{"servers":[{"url":"http://172.20.0.3:80"}],"passHostHeader":true},"status":"enabled","usedBy":["whoami@docker"],"serverStatus":{"http://172.20.0.3:80":"UP"}}}}

通过查看 /api/rawdata 接口返回的数据，我们发现 Traefik 已自动检测到新的容器并更新了相应的配置。前面在介绍 Traefik 的时候，我们说过，当 Traefik 检测到新服务时，它会自动创建相应的路由，然后我们可以访问相应的路由。此时，我们借助 Curl 工具进行验证，具体如下所示：

代码语言：javascript复制
[administrator@JavaLangOutOfMemory ~] % curl -H Host:whoami.docker.localhost http://127.0.0.1
Hostname: d1078dbb0332
IP: 127.0.0.1
IP: 172.20.0.3
RemoteAddr: 172.20.0.2:37580
GET / HTTP/1.1
Host: whoami.docker.localhost
User-Agent: curl/7.29.0
Accept: */*
Accept-Encoding: gzip
X-Forwarded-For: 172.20.0.1
X-Forwarded-Host: whoami.docker.localhost
X-Forwarded-Port: 80
X-Forwarded-Proto: http
X-Forwarded-Server: 814dfa472b98
X-Real-Ip: 172.20.0.1

接下来，我们对 whoami 服务进行扩容，以验证 Traefik 的负载均衡功能，具体操作如下所示：

代码语言：javascript复制
[administrator@JavaLangOutOfMemory ~] % docker-compose up -d --scale whoami=4
traefik_reverse-proxy_1 is up-to-date
Creating traefik_whoami_2 ... done
Creating traefik_whoami_3 ... done
Creating traefik_whoami_4 ... done

此时，我们看一下扩容完成后当前我们的服务运行的容器状况，如下所示：

代码语言：javascript复制
[administrator@JavaLangOutOfMemory ~] % docker-compose ps
         Name                        Command               State                                     Ports                                   
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
traefik_reverse-proxy_1   /entrypoint.sh --api.insec ...   Up      0.0.0.0:80->80/tcp,:::80->80/tcp, 0.0.0.0:8080->8080/tcp,:::8080->8080/tcp
traefik_whoami_1          /whoami                          Up      80/tcp                                                                    
traefik_whoami_2          /whoami                          Up      80/tcp                                                                    
traefik_whoami_3          /whoami                          Up      80/tcp                                                                    
traefik_whoami_4          /whoami                          Up      80/tc
代码语言：javascript复制
[administrator@JavaLangOutOfMemory ~] % curl -i http://192.168.56.114:8080/api/rawdata?json  
HTTP/1.1 200 OK
Content-Type: application/json
Date: Thu, 09 Sep 2021 02:28:35 GMT
Content-Length: 1882

{"routers":{"api@internal":{"entryPoints":["traefik"],"service":"api@internal","rule":"PathPrefix(`/api`)","priority":2147483646,"status":"enabled","using":["traefik"]},"dashboard@internal":{"entryPoints":["traefik"],"middlewares":["dashboard_redirect@internal","dashboard_stripprefix@internal"],"service":"dashboard@internal","rule":"PathPrefix(`/`)","priority":2147483645,"status":"enabled","using":["traefik"]},"reverse-proxy-traefik@docker":{"entryPoints":["http"],"service":"reverse-proxy-traefik","rule":"Host(`reverse-proxy-traefik`)","status":"enabled","using":["http"]},"whoami@docker":{"entryPoints":["http"],"service":"whoami-traefik","rule":"Host(`whoami.docker.localhost`)","status":"enabled","using":["http"]}},"middlewares":{"dashboard_redirect@internal":{"redirectRegex":{"regex":"^(http:\/\/(\[[\w:.] \]|[\w\._-] )(:\d )?)\/$","replacement":"${1}/dashboard/","permanent":true},"status":"enabled","usedBy":["dashboard@internal"]},"dashboard_stripprefix@internal":{"stripPrefix":{"prefixes":["/dashboard/","/dashboard"]},"status":"enabled","usedBy":["dashboard@internal"]}},"services":{"api@internal":{"status":"enabled","usedBy":["api@internal"]},"dashboard@internal":{"status":"enabled","usedBy":["dashboard@internal"]},"noop@internal":{"status":"enabled"},"reverse-proxy-traefik@docker":{"loadBalancer":{"servers":[{"url":"http://172.20.0.2:80"}],"passHostHeader":true},"status":"enabled","usedBy":["reverse-proxy-traefik@docker"],"serverStatus":{"http://172.20.0.2:80":"UP"}},"whoami-traefik@docker":{"loadBalancer":{"servers":[{"url":"http://172.20.0.4:80"},{"url":"http://172.20.0.5:80"},{"url":"http://172.20.0.3:80"},{"url":"http://172.20.0.6:80"}],"passHostHeader":true},"status":"enabled","usedBy":["whoami@docker"],"serverStatus":{"http://172.20.0.3:80":"UP","http://172.20.0.4:80":"UP","http://172.20.0.5:80":"UP","http://172.20.0.6:80":"UP"}}}}

此时，我们请求4次，以查看 Traefik 在四个实例之间的负载均衡，具体命令如下所示：

代码语言：javascript复制
[administrator@JavaLangOutOfMemory ~] % curl -H Host:whoami.docker.localhost http://127.0.0.1
# 第一次
Hostname: 50f70b1ccace
IP: 127.0.0.1
IP: 172.20.0.4
RemoteAddr: 172.20.0.2:40000
...
# 第二次
Hostname: 8c2204231f98
IP: 127.0.0.1
IP: 172.20.0.5
RemoteAddr: 172.20.0.2:39660
...
# 第三次
Hostname: d1078dbb0332
IP: 127.0.0.1
IP: 172.20.0.3
RemoteAddr: 172.20.0.2:37600
...
# 第四次
Hostname: f1cf5b632fde
IP: 127.0.0.1
IP: 172.20.0.6
RemoteAddr: 172.20.0.2:50384
...

基于此，我们通过 http://192.168.56.114:8080/dashboard/#/ 访问 Traefik Web UI 以观测不同路由请求、服务、中间件以及其他相关联信息。具体如下所示：

在整个首页，我们可以看到 Traefik 所支持的不同协议的请求、服务类型，涉及 HTTP、TCP 以及 UDP 等。同时，显示不同类型的 Providers 信息，涉及 Docker、K8S 及其他相关信息等。基于 HTTP 协议，可以看到所建立的 4个路由规则，5个服务以及2个自定义中间件。以 Middlewares 为例，我们点击基于 HTTP 协议的 “Middlewares ” 版块的“Explore” 链接，可以清新地看到当前所部署应用所形成的链路拓扑调用链，具体如下所示：

针对 Traefik Middlewares 的自定义开发相关实践，大家若感兴趣的话，可参考之前文章：Traefik Middleware 插件实践，以便使的大家能够了解 Traefik 的功能之丰富。

针对证书的自定续订功能，也是 Traefik 组件的强大功能之一，基于此，我们将分别基于 HTTP 和 DNS 两方面进行简要阐述。

基于上述场景，其简要的活动流程解析为：

Traefik 使用 ACME（一种协议（精确约定的通信方式），用于协商来自 LE 的证书。它是 Traefik 的一部分） 向 LE（Let's Encrypt，一种提供免费证书的服务）请求特定域的证书，如，example.com。LE 使用一些随机生成的文本进行回答，Traefik 将这些文本放在服务器上的特定位置。LE 然后询问DNS Internet 服务器，例如 .com，该服务器指向某个 IP 地址。LE 通过端口 80/443 查看包含该随机文本的文件的 IP 地址。

如果存在，那么这证明了请求证书的人同时控制服务器和域，因为它显示了对 DNS 记录的控制。证书已颁发，有效期为3个月，剩余不足30天时，Traefik将自动尝试续订。

基于 HttpChallenge 的优势在于能够获得通配符证书。这些是验证所有子域 *.example.com 的证书此外，不需要打开任何端口。其相关文件配置如下所示：

代码语言：javascript复制
## STATIC CONFIGURATION
log:
  level: INFO

api:
  insecure: true
  dashboard: true

entryPoints:
  web:
    address: ":80"
  websecure:
    address: ":443"

providers:
  docker:
    endpoint: "unix:///var/run/docker.sock"
    exposedByDefault: false

certificatesResolvers:
  lets-encr:
    acme:
      #caServer: https://acme-staging-v02.api.letsencrypt.org/directory
      storage: acme.json
      email: whatever@gmail.com
      httpChallenge:
        entryPoint: web

基于此场景，Traefik 使用 ACME 向 LE 请求特定域的证书，如 example.com。LE 回答一些随机生成的文本，Traefik 将其作为新的 DNS TXT 记录。然后，LE 检查 example.com DNS 记录以查看文本是否存在。

如果它存在，那么这证明了请求证书的人控制了域，证书有效期为3个月。Traefik将在剩余时间不足30天时自动尝试续订。

相比基于 HttpChallenge ，Traefik 需要能够对 DNS 记录进行自动更新，因此需要任何管理 DNS 站点的人对此提供支持。这就是为什么要使用 Cloudflare。其相关文件配置如下所示：

代码语言：javascript复制
## STATIC CONFIGURATION
log:
  level: INFO

api:
  insecure: true
  dashboard: true

entryPoints:
  web:
    address: ":80"
  websecure:
    address: ":443"

providers:
  docker:
    endpoint: "unix:///var/run/docker.sock"
    exposedByDefault: false

certificatesResolvers:
  lets-encr:
    acme:
      #caServer: https://acme-staging-v02.api.letsencrypt.org/directory
      email: whatever@gmail.com
      storage: acme.json
      dnsChallenge:
        provider: cloudflare
        resolvers:
          - "1.1.1.1:53"
          - "8.8.8.8:53"

除上述特性外，在 Traefik V2.3.x 及后续的版本中，引入了一系列最新功能，包括 Traefik 插件系统、与 Traefik Pilot 的集成、对 Amazon ECS 的支持等，使的 Traefik 生态组件功能越来越丰富，应用场景越来越广泛。

除了上述所展现的实例、告警、监控信息功能之外，Traefik Pilot 也支持自定义“插件”开发功能，其提供了丰富的插件类型，可结合实际的业务场景进行适应性装配，具体如下所示：

综上所述，作为一款云原生边缘路由器，Traefik 功能已经能够满足绝大部分的业务场景，同时，也落地不少的行业及应用。或许，在下一个版本中，我们将迎来更为强大的 Traefik 生态，包括对谷歌团队最新推出的 Kubernetes Service API 的支持，以及用于在 Traefik Mesh 中支持 mTLS 的功能。除上述外，其他可能潜在的功能特性也会随着市场的不断变化而应运而生，最后，让我们拭目以待～

参考资料

  • https://github.com/DoTheEvo/
https dns http tcp/ip

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