Ingress

在本篇文章中你将会看到一些在其他地方被交叉使用的术语，为了防止产生歧义，我们首先来澄清下。

• 节点：Kubernetes 集群中的服务器；

• 集群：Kubernetes 管理的一组服务器集合；

• 边界路由器：为局域网和 Internet 路由数据包的路由器，执行防火墙保护局域网络；

• 集群网络：遵循 Kubernetes网络模型 实现集群内的通信的具体实现，比如 flannel 和 OVS。

• 服务：Kubernetes 的服务 (Service) 是使用标签选择器标识的一组 pod Service。 除非另有说明，否则服务的虚拟 IP 仅可在集群内部访问。

什么是 Ingress？

通常情况下，service 和 pod 的 IP 仅可在集群内部访问。集群外部的请求需要通过负载均衡转发到 service 在 Node 上暴露的 NodePort 上，然后再由 kube-proxy 通过边缘路由器 (edge router) 将其转发给相关的 Pod 或者丢弃。如下图所示

   internet
        |
  ------------
  [Services]

而 Ingress 就是为进入集群的请求提供路由规则的集合，如下图所示

image-20190316184154726

Ingress 可以给 service 提供集群外部访问的 URL、负载均衡、SSL 终止、HTTP 路由等。为了配置这些 Ingress 规则，集群管理员需要部署一个 Ingress controller，它监听 Ingress 和 service 的变化，并根据规则配置负载均衡并提供访问入口。

Ingress 格式

apiVersion: extensions/v1beta1
kind: Ingress
metadata:
  name: test-ingress
spec:
  rules:
  - http:
      paths:
      - path: /testpath
        backend:
          serviceName: test
          servicePort: 80

每个 Ingress 都需要配置 rules，目前 Kubernetes 仅支持 http 规则。上面的示例表示请求 /testpath 时转发到服务 test 的 80 端口。

API 版本对照表

Kubernetes 版本	Extension 版本
v1.5-v1.17	extensions/v1beta1
v1.8-v1.18	networking.k8s.io/v1beta1
v1.19+	networking.k8s.io/v1

Ingress 类型

根据 Ingress Spec 配置的不同，Ingress 可以分为以下几种类型：

单服务 Ingress

单服务 Ingress 即该 Ingress 仅指定一个没有任何规则的后端服务。

apiVersion: extensions/v1beta1
kind: Ingress
metadata:
  name: test-ingress
spec:
  backend:
    serviceName: testsvc
    servicePort: 80

注：单个服务还可以通过设置 Service.Type=NodePort 或者 Service.Type=LoadBalancer 来对外暴露。

多服务的 Ingress

路由到多服务的 Ingress 即根据请求路径的不同转发到不同的后端服务上，比如

foo.bar.com -> 178.91.123.132 -> / foo    s1:80
                                 / bar    s2:80

可以通过下面的 Ingress 来定义：

apiVersion: extensions/v1beta1
kind: Ingress
metadata:
  name: test
spec:
  rules:
  - host: foo.bar.com
    http:
      paths:
      - path: /foo
        backend:
          serviceName: s1
          servicePort: 80
      - path: /bar
        backend:
          serviceName: s2
          servicePort: 80

使用 kubectl create -f 创建完 ingress 后：

$ kubectl get ing
NAME      RULE          BACKEND   ADDRESS
test      -
          foo.bar.com
          /foo          s1:80
          /bar          s2:80

虚拟主机 Ingress

虚拟主机 Ingress 即根据名字的不同转发到不同的后端服务上，而他们共用同一个的 IP 地址，如下所示

foo.bar.com --|                 |-> foo.bar.com s1:80
              | 178.91.123.132  |
bar.foo.com --|                 |-> bar.foo.com s2:80

下面是一个基于 Host header 路由请求的 Ingress：

apiVersion: extensions/v1beta1
kind: Ingress
metadata:
  name: test
spec:
  rules:
  - host: foo.bar.com
    http:
      paths:
      - backend:
          serviceName: s1
          servicePort: 80
  - host: bar.foo.com
    http:
      paths:
      - backend:
          serviceName: s2
          servicePort: 80

注：没有定义规则的后端服务称为默认后端服务，可以用来方便的处理 404 页面。

TLS Ingress

TLS Ingress 通过 Secret 获取 TLS 私钥和证书 (名为 tls.crt 和 tls.key)，来执行 TLS 终止。如果 Ingress 中的 TLS 配置部分指定了不同的主机，则它们将根据通过 SNI TLS 扩展指定的主机名（假如 Ingress controller 支持 SNI）在多个相同端口上进行复用。

定义一个包含 tls.crt 和 tls.key 的 secret：

apiVersion: v1
data:
  tls.crt: base64 encoded cert
  tls.key: base64 encoded key
kind: Secret
metadata:
  name: testsecret
  namespace: default
type: Opaque

Ingress 中引用 secret：

apiVersion: extensions/v1beta1
kind: Ingress
metadata:
  name: no-rules-map
spec:
  tls:
    - secretName: testsecret
  backend:
    serviceName: s1
    servicePort: 80

注意，不同 Ingress controller 支持的 TLS 功能不尽相同。 请参阅有关 nginx，GCE 或任何其他 Ingress controller 的文档，以了解 TLS 的支持情况。

更新 Ingress

可以通过 kubectl edit ing name 的方法来更新 ingress：

$ kubectl get ing
NAME      RULE          BACKEND   ADDRESS
test      -                       178.91.123.132
          foo.bar.com
          /foo          s1:80
$ kubectl edit ing test

这会弹出一个包含已有 IngressSpec yaml 文件的编辑器，修改并保存就会将其更新到 kubernetes API server，进而触发 Ingress Controller 重新配置负载均衡：

spec:
  rules:
  - host: foo.bar.com
    http:
      paths:
      - backend:
          serviceName: s1
          servicePort: 80
        path: /foo
  - host: bar.baz.com
    http:
      paths:
      - backend:
          serviceName: s2
          servicePort: 80
        path: /foo
..

更新后：

$ kubectl get ing
NAME      RULE          BACKEND   ADDRESS
test      -                       178.91.123.132
          foo.bar.com
          /foo          s1:80
          bar.baz.com
          /foo          s2:80

当然，也可以通过 kubectl replace -f new-ingress.yaml 命令来更新，其中 new-ingress.yaml 是修改过的 Ingress yaml。

Ingress Controller

Ingress 正常工作需要集群中运行 Ingress Controller。Ingress Controller 与其他作为 kube-controller-manager 中的在集群创建时自动启动的 controller 成员不同，需要用户选择最适合自己集群的 Ingress Controller，或者自己实现一个。

Ingress Controller 以 Kubernetes Pod 的方式部署，以 daemon 方式运行，保持 watch Apiserver 的 /ingress 接口以更新 Ingress 资源，以满足 Ingress 的请求。比如可以使用 Nginx Ingress Controller：

helm install stable/nginx-ingress --name nginx-ingress --set rbac.create=true

其他 Ingress Controller 还有：

• traefik ingress 提供了一个 Traefik Ingress Controller 的实践案例
• kubernetes/ingress-nginx 提供了一个详细的 Nginx Ingress Controller 示例
• kubernetes/ingress-gce 提供了一个用于 GCE 的 Ingress Controller 示例

Ingress Class

在 Ingress Class 之前，要给 Ingress 选择具体的 Controller，需要加上特殊的 annotation（如 kubernetes.io/ingress.class: nginx）。而有了 IngressClass，集群管理员就可以预先创建好支持的 Ingress 类型，并可以 Ingress 中直接引用。

apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: IngressClass
metadata:
  name: external-lb
spec:
  controller: example.com/ingress-controller
  parameters:
    apiGroup: k8s.example.com
    kind: IngressParameters
    name: external-lb

Gateway API - Ingress 的下一代演进

Gateway API 是 Kubernetes 社区推出的 Ingress 资源的下一代演进版本，提供了更强大和更灵活的流量管理能力。Gateway API 于 2025年4月24日发布了 v1.3.0 版本，带来了多项新特性。

Gateway API v1.3.0 主要特性

标准通道特性：

• 基于百分比的请求镜像：支持将指定百分比的请求镜像到另一个后端，适用于蓝绿部署和性能测试

实验性通道特性：

• CORS 过滤：支持跨域资源共享配置，包括允许的来源、方法、头部和凭据

• XListenerSets：标准化的 Gateway 监听器合并机制，支持跨命名空间的监听器配置委托

• 重试预算 (XBackendTrafficPolicy)：限制客户端在服务端点间的重试行为，提供可配置的重试百分比和间隔

兼容性要求

• 要求 Kubernetes 1.26 或更高版本

• 发布时已有四个符合标准的实现：Airlock、Cilium、Envoy Gateway 和 Istio

与传统 Ingress 的关系

Gateway API 为传统 Ingress 提供了更丰富的功能和更好的可扩展性，建议新项目考虑采用 Gateway API，现有项目可以逐步迁移。

参考文档

• Kubernetes Ingress Resource
• Gateway API
• Gateway API v1.3.0 Release
• Kubernetes Ingress Controller
• 使用 NGINX Plus 负载均衡 Kubernetes 服务
• 使用 NGINX 和 NGINX Plus 的 Ingress Controller 进行 Kubernetes 的负载均衡
• Kubernetes Ingress Controller-Træfɪk
• Kubernetes 1.2 and simplifying advanced networking with Ingress