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K8S Ingress环境下,Http Redirect端口丢失问题

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近日发现一个问题:应用程序在返回Http Redirect的时候丢失了原先访问的端口。比如,我们这样访问http://IP-A:Port-A/app/delete,这个url会响应302,但是它返回的Response header Location里丢失了端口,正确的结果应该是这样:http://IP-A:Port-A/app/index,但返回的却是:http://IP-A/app/index,把端口丢失了。

基本情况

我们的部署情况是这样的:

  • 部署了Nginx Ingress,并使用NodePort的方式把Nginx Ingress Service暴露出来
  • 配置了App的Ingress

服务器信息:

Server Name

NAT Server

K8S Node

Nginx Ingress Svc

Nginx Ingress Pod

App Svc

App Pod

IP

IP-A

IP-B

IP-C(Cluster IP/VIP)

IP-D(Cluster IP)

IP-E(Cluster IP/VIP)

IP-F(ClusterIP)

Port

Port-A

Port-B(Nginx Ingress Svc's NodePort)

Port-C

80(Container Port)

Port-E

Port-F

其实以上也不全是服务器,其中有两个K8S Service不是服务器,它们是VIP,关于这个请看K8S - Using Source IP一文,当访问http://IP-A:Port-A/app/delete的时候,这个请求从左到右贯穿了这些服务器。

顺便一提上面的NAT Server是一台普通的服务器,我们用它做了PAT使我们的Nginx Ingress能够被外网访问到。

观察

我们使用之前提到过的Echo Server来观察透过Ingress访问Echo Server时传递给Echo Server的Request header:http://IP-A:Port-A/echo-server,得到了这些有趣的Request header:

host=IP-A:Port-A
x-original-uri=/echo-server
x-forwarded-for=IP-B
x-forwarded-host=IP-A:Port-A
x-forwarded-port=80
x-forwarded-proto=http

然后直接访问Echo Server Svc,发现是没有上面提到的x-*Request header的。于是怀疑问题出在这几个header上。

名词解释

来讲一下这些头各自代表什么意思。

  • x-forwarded-for,client访问proxy的时候,client的ip。 在这里之所以是K8S Node的IP,是因为在Nginx Ingress看来请求是来自K8S Node的(好好看看之前提到的K8S - Using Source IP一文),在这之前的NAT它是不知道的。
  • x-forwarded-host,client访问proxy的时候,访问的原始host。
  • x-forwarded-proto,client访问proxy的时候,访问的原始http scheme。
  • x-forwarded-port,client访问proxy的时候,访问的port。
  • x-original-uri,查不到权威资料。

注意,前三个是事实标准,MDN有收录,x-forwarded-portx-original-uri似乎是私有扩展。

实验

找一个趁手的Http Request工具(我用的是Postman),记得把Follow redirect关掉,然后模拟Nginx请求的方式(就是把上面提到的x-* header带上/去掉/修改值)直接请求App Svc。

结果发现x-forwarded-port是Response header Location的关键,即如果x-forwarded-port=Port-A的话,Location就会带上正确的端口。

分析

Redirect url是如何构造的

可以推测,App利用了hostx-forwarded-*这些header来构造redirect url。

在Java Servlet API中,在描述HttpServletResponse#sendRedirect的时候提到,其返回的URL必须是Absolute URL。

Tomcat的org.apache.catalina.connector.ResponsetoAbsolute方法负责构造Absolute URL。

那么它又是如何知道选用什么Port的呢?这个和RemoteIPValve有关,有兴趣的话你可以查阅相关文档。

上面只是讲了Tomcat是如何构造redirect url的,但这个方法不是标准的,不同的容器有各自的实现,毕竟Java Servlet API也没有规定如何构造Absolute URL。

我之前也写过一篇相关话题的文章《反向代理使用https协议,后台tomcat使用http,redirect时使用错误协议的解决办法》,你可以看一看。

为何x-forwarded-port是80

那么问题来了,我明明访问的是IP-A:Port-A,为何Nginx取到的值是80?

这是因为在整个请求链路的前段:NAT Server > K8S Node > Nginx Ingress Svc 都是在第4层工作的,可以认为它们干的事情都是NAT,Nginx Ingress Pod是不知道这些服务器/网络节点的端口,因此它只能把自己的端口80(容器内Port)给x-forwarded-port。

关于这个逻辑你可以查看Nginx Ingress的配置文件就能够知道了:

kubectl -n kube-system exec -it <nginx-ingress-controller-pod-name> -- cat /etc/nginx/nginx.conf

解决办法

请求时带上x-forwarded-port(不靠谱)

查看Nginx Ingress配置文件发现如果最初请求的时候带上x-forwarded-port的话,就能够改变它传递到后面的值,但是这有两个问题:

  1. 通过浏览器访问时,你没有办法加上这个header
  2. 这个header一般都是反向代理加的,也就是在我们的Nginx Ingress之前还得有一个反向代理

所以这个方法不好。

修改tomcat的代码(不靠谱)

虽然可以通过修改tomcat的代码,让它从x-forward-host/host header来取port,但是这个不现实。

修改NAT Server的端口为80(靠谱)

这个方法比较靠谱,只要将NAT Server的端口改成80就没有问题了。

事实上,如果你直接访问K8S Node的话(NodePort方式),也是要将NodePort设置为80,记得前面说的吗?Nginx Ingress无法知道上层NAT的端口。

总而言之,就是你最初请求的URL不能是80之外的端口,必须是http://some-ip/app才可以。

使用Nginx Ingress Annotations(靠谱)

使用Nginx Ingress提供的Proxy redirect annotations,将Location的值做文本替换。

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