Прилипшие сессии в Kubernetes за Nginx и бэкендом (не в инграсе)

Вопрос или проблема

  upstream sticky-app {
        hash $cookie_key;
        server backend1:80;
        server backend2:80;
    }

Ответ или решение

Как реализовать "липкие сессии" в Kubernetes с использованием Nginx и без службы (ClusterIP)?

В современных распределённых системах, таких как Kubernetes, поддержка "липких сессий" (или session affinity) становится важным аспектом для обеспечения корректного взаимодействия между клиентами и микросервисами. Ваша ситуация включает развертывание Nginx и бэкенду в Kubernetes, где необходимо реализовать "липкие сессии" по аналогии с традиционным серверным окружением, описанным в вашем вопросе.

Почему сделать это сложно в Kubernetes?

Кubernetes использует концепцию сервисов (Service), чтобы абстрагировать доступ к набору подов (Pods). Стандартный тип сервиса ClusterIP обеспечивает доступ к подам по единому IP-адресу, что, как вы правильно отметили, не предоставляет встроенных механизмов для поддержания "липких сессий". Это создает вызовы для случаев, когда серверное приложение требует, чтобы клиентские сессии всегда перенаправлялись на один и тот же под.

Варианты решения проблемы

1. Использование Nginx в качестве обратного прокси с настройками для "липких сессий":

   Хотя ваши поды не доступны напрямую без использования службы, вы можете настроить Nginx для работы с IP-адресами подов напрямую. Обратите внимание, что такие IP-адреса могут изменяться при перезапуске подов или при масштабировании развертывания.

   Пример конфигурации Nginx, который реализует "липкие сессии", может выглядеть следующим образом:

   http {
      upstream sticky-app {
          sticky cookie srv_id expires=1h;  # Сохраняем ID пода в куки
          server <POD_IP_1>:80;             # IP первого пода
          server <POD_IP_2>:80;             # IP второго пода
          # Добавьте дополнительные поды по мере необходимости
      }
   
      server {
          listen 80;
   
          location / {
              proxy_pass http://sticky-app;
              proxy_set_header Host $host;
              proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
              proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;
          }
      }
   }

   Для получения IP-адресов подов можно использовать команду kubectl get pods -o wide, но данное решение является уязвимым в случае изменения IP-адресов подов и требует регулярного обновления конфигурации.

2. Состояние и использование Kubernetes Service с дополнительными механизмами:

   Используйте стандартный Service ClusterIP, но внедрите механизм "липких сессий" на уровне вашего приложения. Для этого вам может потребоваться использовать Redis или другой механизм для хранения информации о сессиях, чтобы сопоставить сессии с подами.

   Например, ваше приложение может проверять наличие сессии в Redis, а затем направлять запросы на соответствующий под. Это потребует дополнительных усилий по разработке, но позволяет избежать необходимости управлять IP-адресами подов.

3. Интеграция с Istio или другим сервисным Mesh:

   Если ваш проект допускает использование дополнительных инструментов, рассмотрите возможность внедрения сервисного Mesh, такого как Istio. Эти инструменты предоставляют более сложные механизмы маршрутизации и поддержку "липких сессий" на уровне сетевой инфраструктуры.

   С помощью Istio вы можете с легкостью управлять правилами маршрутизации, включая настройки для "липких сессий", без необходимости глубокой модификации вашей существующей инфраструктуры.

Заключение

Реализация "липких сессий" в Kubernetes с использованием Nginx требует дополнительных манипуляций и понимания как устроена ваша архитектура. Выбор между обращением напрямую к подам, использованием стандартных служб с поддержкой внешних средств для управления состоянием или интеграцией с сервисными Mesh зависит от ваших требований и готовности внедрять дополнительные компоненты. Каждое решение имеет свои плюсы и минусы, и важно внимательно проанализировать их с точки зрения ваших бизнес-требований.