Kubernetes Ingress 详解：统一管理外部流量的入口

各位靓仔靓女，码农们！大家好！今天咱们来聊聊 Kubernetes 里一个至关重要的家伙——Ingress。想象一下，你的 Kubernetes 集群就像一座戒备森严的城堡🏰，里面住着各种各样的应用（Pod），它们各司其职，辛勤工作。但是，外面的世界想访问它们，可不是随便就能进的，得有个统一的入口，有个“门卫”，负责指挥交通，这就是 Ingress 的职责所在！

什么是 Ingress？别跟我说它只是个“入口”！

如果你觉得 Ingress 只是个简单的“入口”，那就太小看它了！它可不仅仅是把流量导进去那么简单。它更像是一个智能的流量管理器，一个高级的路由器，一个能歌善舞的流量魔术师🎩！

更学术一点的解释：Ingress 是 Kubernetes 中的一个 API 对象，它定义了如何将外部流量路由到集群内部的 Service。简单来说，它就是集群外部访问内部服务的“交通规则”。

为什么我们需要 Ingress？难道 Service 不香吗？

你可能会问，Kubernetes 已经有了 Service，为什么还需要 Ingress 呢？Service 也暴露了端口，也做了负载均衡，看起来挺好的呀！

没错，Service 确实很好，但是它也有局限性：

暴露方式有限： Service 主要通过 NodePort、LoadBalancer 或者 ClusterIP 的方式暴露服务。NodePort 会暴露每个 Node 节点的端口，不太安全；LoadBalancer 会创建一个云厂商的负载均衡器，成本较高；ClusterIP 只能在集群内部访问。
无法实现基于域名的路由： 假设你的集群里跑着多个应用，每个应用对应一个域名，比如 www.example.com 指向 A 应用，api.example.com 指向 B 应用。使用 Service 很难实现这种基于域名的路由。
TLS/SSL 证书管理麻烦： 如果你的应用需要使用 HTTPS，Service 需要单独配置 TLS/SSL 证书，管理起来比较繁琐。

而 Ingress 就能完美解决这些问题！它就像一个总控室，可以统一管理外部流量，实现：

基于域名的路由（Host-based Routing）： 根据不同的域名，将流量路由到不同的 Service。
基于路径的路由（Path-based Routing）： 根据不同的 URL 路径，将流量路由到不同的 Service。
TLS/SSL 终止（TLS Termination）： 在 Ingress 层统一处理 TLS/SSL 证书，减轻后端 Service 的负担。
负载均衡： Ingress 可以将流量均匀地分发到后端 Service 的多个 Pod 上，提高应用的可用性和性能。

总而言之，Ingress 就像一个更强大、更灵活的 Service，它让你的 Kubernetes 集群更易于管理，更安全，更高效。

Ingress 的组成部分：缺一不可的铁三角！

Ingress 并不是一个独立的组件，它需要和其他组件配合才能工作。通常情况下，Ingress 由以下三个部分组成：

Ingress Controller： 这是 Ingress 的大脑🧠，负责监听 Kubernetes API Server，当 Ingress 资源发生变化时，它会根据 Ingress 的配置，动态地更新负载均衡器的配置。常见的 Ingress Controller 有 Nginx Ingress Controller、Traefik Ingress Controller、HAProxy Ingress Controller 等。
Ingress 资源： 这是 Ingress 的灵魂📜，它定义了流量如何路由到后端 Service。Ingress 资源是一个 Kubernetes API 对象，你可以通过 YAML 文件来定义它。
负载均衡器（Load Balancer）： 这是 Ingress 的手脚👐，负责接收外部流量，并根据 Ingress Controller 的配置，将流量转发到后端 Service。负载均衡器可以是云厂商提供的负载均衡器，也可以是软件负载均衡器，比如 Nginx、HAProxy 等。

这三个部分相互配合，才能实现 Ingress 的功能。Ingress Controller 负责配置，Ingress 资源负责定义规则，负载均衡器负责执行。它们就像一个铁三角，缺一不可。

Ingress 实战演练：从零开始，手把手教你配置！

光说不练假把式！下面，我们就来实际操作一下，看看如何配置 Ingress。

准备工作：

一个可用的 Kubernetes 集群 (Minikube, Kind, 或者云厂商提供的 Kubernetes 服务)。
kubectl 命令行工具。
一个 Ingress Controller (这里我们以 Nginx Ingress Controller 为例)。

步骤 1：安装 Nginx Ingress Controller

Nginx Ingress Controller 有多种安装方式，这里我们使用 Helm 来安装。

首先，添加 Nginx Ingress Controller 的 Helm 仓库：

helm repo add ingress-nginx https://kubernetes.github.io/ingress-nginx
helm repo update

然后，安装 Nginx Ingress Controller：

helm install my-nginx-ingress ingress-nginx/ingress-nginx

等待一段时间，直到 Nginx Ingress Controller 成功部署。你可以使用以下命令来检查状态：

kubectl get pods -n ingress-nginx

如果看到类似下面的输出，说明 Nginx Ingress Controller 已经成功部署：

NAME                                        READY   STATUS      RESTARTS   AGE
my-nginx-ingress-controller-6b8c7d999-m4w9q   1/1     Running     0          2m
my-nginx-ingress-controller-6b8c7d999-r8x4l   1/1     Running     0          2m

步骤 2：部署后端 Service

为了演示 Ingress 的功能，我们需要部署两个后端 Service：app1 和 app2。

首先，创建两个 Deployment：

# app1-deployment.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: app1
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: app1
  replicas: 2
  template:
    metadata:
      labels:
        app: app1
    spec:
      containers:
      - name: app1
        image: nginx
        ports:
        - containerPort: 80

---
# app2-deployment.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: app2
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: app2
  replicas: 2
  template:
    metadata:
      labels:
        app: app2
    spec:
      containers:
      - name: app2
        image: nginx
        ports:
        - containerPort: 80

然后，创建两个 Service：

# app1-service.yaml
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: app1-service
spec:
  selector:
    app: app1
  ports:
  - protocol: TCP
    port: 80
    targetPort: 80

---
# app2-service.yaml
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: app2-service
spec:
  selector:
    app: app2
  ports:
  - protocol: TCP
    port: 80
    targetPort: 80

使用 kubectl apply 命令创建 Deployment 和 Service：

kubectl apply -f app1-deployment.yaml
kubectl apply -f app2-deployment.yaml
kubectl apply -f app1-service.yaml
kubectl apply -f app2-service.yaml

步骤 3：创建 Ingress 资源

现在，我们可以创建 Ingress 资源，定义流量路由规则。

# ingress.yaml
apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: Ingress
metadata:
  name: my-ingress
spec:
  rules:
  - host: www.example.com
    http:
      paths:
      - path: /app1
        pathType: Prefix
        backend:
          service:
            name: app1-service
            port:
              number: 80
      - path: /app2
        pathType: Prefix
        backend:
          service:
            name: app2-service
            port:
              number: 80

这个 Ingress 资源定义了以下规则：

当访问 www.example.com/app1 时，流量会被路由到 app1-service。
当访问 www.example.com/app2 时，流量会被路由到 app2-service。

使用 kubectl apply 命令创建 Ingress 资源：

kubectl apply -f ingress.yaml

步骤 4：验证 Ingress 配置

为了验证 Ingress 配置是否生效，我们需要修改本地的 /etc/hosts 文件，将 www.example.com 指向 Nginx Ingress Controller 的 IP 地址。

首先，获取 Nginx Ingress Controller 的 IP 地址：

kubectl get service -n ingress-nginx my-nginx-ingress-controller

如果你的 Kubernetes 集群运行在云平台上，并且使用了 LoadBalancer 类型的 Service，那么输出结果中会包含一个 EXTERNAL-IP 字段，这就是 Nginx Ingress Controller 的 IP 地址。

如果你的 Kubernetes 集群运行在本地，比如 Minikube 或者 Kind，那么你需要使用以下命令来获取 IP 地址：

minikube service my-nginx-ingress-controller -n ingress-nginx --url

然后，修改 /etc/hosts 文件，添加以下内容：

<Ingress Controller IP 地址> www.example.com

现在，你可以使用浏览器或者 curl 命令来访问 www.example.com/app1 和 www.example.com/app2，看看是否能够正确地访问到 app1 和 app2 应用。

如果一切顺利，你应该能够看到 Nginx 的欢迎页面，并且页面内容会根据你访问的 URL 路径而不同。

Ingress 的高级用法：解锁更多姿势！

除了基本的路由功能，Ingress 还有很多高级用法，可以满足更复杂的需求。

TLS/SSL 终止： Ingress 可以统一处理 TLS/SSL 证书，简化 HTTPS 配置。你可以使用 Secret 来存储 TLS/SSL 证书，并在 Ingress 资源中引用它。

apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: Ingress
metadata:
  name: my-ingress-tls
spec:
  tls:
  - hosts:
    - www.example.com
    secretName: my-tls-secret
  rules:
  - host: www.example.com
    http:
      paths:
      - path: /
        pathType: Prefix
        backend:
          service:
            name: app1-service
            port:
              number: 80

Ingress Class： Ingress Class 允许你使用不同的 Ingress Controller 来处理不同的 Ingress 资源。你可以为每个 Ingress Controller 定义一个 Ingress Class，并在 Ingress 资源中指定要使用的 Ingress Class。

apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: Ingress
metadata:
  name: my-ingress-class
  annotations:
    kubernetes.io/ingress.class: "nginx"
spec:
  rules:
  - host: www.example.com
    http:
      paths:
      - path: /
        pathType: Prefix
        backend:
          service:
            name: app1-service
            port:
              number: 80

Rewrites： Ingress 可以修改 URL 路径，然后再将流量转发到后端 Service。这在某些情况下非常有用，比如当你需要将 /api/v1/users 路由到 /users 时。

apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: Ingress
metadata:
  name: my-ingress-rewrite
  annotations:
    nginx.ingress.kubernetes.io/rewrite-target: /users
spec:
  rules:
  - host: www.example.com
    http:
      paths:
      - path: /api/v1/users
        pathType: Prefix
        backend:
          service:
            name: app1-service
            port:
              number: 80

Ingress 的最佳实践：让你的 Ingress 更上一层楼！

监控 Ingress Controller： 确保你的 Ingress Controller 运行良好，及时发现并解决问题。
使用 TLS/SSL 证书： 保护你的应用免受中间人攻击。
限制 Ingress 的访问权限： 只允许必要的流量访问你的应用。
定期更新 Ingress Controller： 使用最新版本的 Ingress Controller，获取最新的安全补丁和功能。
合理规划 Ingress 资源： 避免创建过多的 Ingress 资源，影响性能。

总结：Ingress，Kubernetes 的流量总管！

Ingress 是 Kubernetes 中一个非常重要的组件，它可以帮助你统一管理外部流量，简化 HTTPS 配置，提高应用的可用性和性能。掌握 Ingress 的使用，是成为一名优秀的 Kubernetes 工程师的必备技能！

希望今天的讲解能够帮助你更好地理解 Ingress。记住，Ingress 不仅仅是一个“入口”，它是一个智能的流量管理器，一个高级的路由器，一个能歌善舞的流量魔术师！希望你能充分利用 Ingress 的强大功能，让你的 Kubernetes 集群更加强大、高效！

好了，今天的分享就到这里，希望大家有所收获！如果有什么问题，欢迎在评论区留言，我们一起探讨！👍

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