Ingress有什么作用?管理集群外部对集群内服务的访问，典型如HTTP请求。它可以提供负载均衡、SSL终结和基于域名的虚拟主机访问。我们发现这些功能都比较容易实现，将集群内的服务暴露到集群外部，可以使用“NodePort”类型的Service，负载均衡可以使用HAProxy来实现，SSL终结功能部署七层反向代理就可以，基于域名的虚拟主机访问也同样比较容易实现，那为什么Kubernetes要引入Ingress API对象呢?
Ingress的潜力
Ingress的功能如开篇所述，可以使用其他技术实现，但是实际在操作过程中发现并没那么简单。在没有Ingress参与的情况下，将集群内服务暴露到集群外使用“NodePort”类型的Service，那需要给每个微服务都创建此类Service，当服务较多时，排障将非常复杂，协调主机端口使用也会让人抓狂。在集群外部署Nginx或Apache，SSL终结和基于域名的虚拟主机访问可以实现，但是服务发现和配置管理又是个挑战，集群外的Nginx和Apache感知不到集群中服务的增加和减少，需要人为配置，这对集群管理员来说，简直是个噩梦。幸好，Ingress来了。
安装
安装服务到Kubernetes一般都比较容易，使用“kubectl apply”后面跟上yaml文件即可。当然也可以使用Kubernetes的包管理工具-Helm。“nginx ingress”根据环境，可选有三种安装方法：
- 使用helm。
- kubectl apply + yamlfiles。
- 在minikube或MicroK8s中，插件方式安装。
笔者使用这篇文章介绍的方法安装Kubernetes集群，这里选用第二种方式安装“nginx ingress ”，执行下面命令(因版本更新较快，实际部署请参考官网)：
kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/kubernetes/ingress-nginx/controller-v1.1.1/deploy/static/provider/baremetal/deploy.yaml
安装会从“k8s.gcr.io”镜像仓拉取镜像，如果拉取失败可选择阿里云或其他。
查看增加的集群资源。
[root@master ~]# kubectl get all -n ingress-nginx
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
pod/ingress-nginx-admission-create-7k9kt 0/1 Completed 0 14d
pod/ingress-nginx-admission-patch-5bcmq 0/1 Completed 1 14d
pod/ingress-nginx-controller-687578654b-f92bq 1/1 Running 3 (42d ago) 14d
NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE
service/ingress-nginx-controller NodePort 10.1.70.249 <none> 80:30305/TCP,443:31330/TCP 14d
service/ingress-nginx-controller-admission ClusterIP 10.1.124.31 <none> 443/TCP 14d
NAME READY UP-TO-DATE AVAILABLE AGE
deployment.apps/ingress-nginx-controller 1/1 1 1 14d
NAME DESIRED CURRENT READY AGE
replicaset.apps/ingress-nginx-controller-687578654b 1 1 1 14d
NAME COMPLETIONS DURATION AGE
job.batch/ingress-nginx-admission-create 1/1 5s 14d
job.batch/ingress-nginx-admission-patch 1/1 7s 14d
因为集群是自建的，“ingress-nginx-controller”服务类型为“NodePort”，后面访问服务需要使用这样的方式：NodeIP+30305/31330+Path。
使用
上步操作成功执行后，便可以创建Ingress类型的API对象了，笔者集群中提前部署一Web服务，Service信息如下：
[root@master ~]# kubectl get svc
NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE
nginx ClusterIP 10.1.133.186 <none> 80/TCP 14h
创建Ingress API对象。
1> ---
2> apiVersion: networking.k8s.io/v1
3> kind: Ingress
4> metadata:
5> name: self-nginx
6> namespace: test
7> annotations:
8> nginx.ingress.kubernetes.io/rewrite-target: /
9> spec:
10> ingressClassName: nginx
11> rules:
12> - host: mynginx.example.com
13> http:
14> paths:
15> - path: /testpath
16> pathType: Prefix
17> backend:
18> service:
19> name: nginx
20> port:
21> number: 80
如果没有将前面安装的nginx ingress配置为默认的Ingress，需要加入第10行。否则即使ingress资源提交到API Server，“nginx ingress controller”也没有反应。获取“ingressClassName”的值。
[root@master ~]# kubectl get ingressclass
NAME CONTROLLER PARAMETERS AGE
nginx k8s.io/ingress-nginx <none> 14d
查看创建的Ingress。
[root@master ~]# kubectl get ingress
NAME CLASS HOSTS ADDRESS PORTS AGE
self-nginx nginx mynginx.example.com 192.168.52.132 80 125m
通过Ingress访问Web服务(如果域名没有解析，修改/etc/hosts文件)。
[root@master nginx]# curl mynginx.example.com:30305/testpath
hello kubernetes!
原理
Nginx Ingress的部署和使用不难，最重要是熟悉它的工作原理，这样在遇到问题时才能迅速定位。“ingress-nginx-controller” Pod里面仅运行一个容器，但是这个容器里面却有多个守护进程，重要的有两个：controller和nginx。进入Pod执行ps命令查看：
[root@master ~]# kubectl exec -it ingress-nginx-controller-687578654b-f92bq -n ingress-nginx -- /bin/bash
bash-5.1$ ps
PID USER TIME COMMAND
1 www-data 0:00 /usr/bin/dumb-init -- /nginx-ingress-controller --election-id=ingress-controller-leader --controller-class=k8s.io/ingress-nginx --config
7 www-data 11:28 /nginx-ingress-controller --election-id=ingress-controller-leader --controller-class=k8s.io/ingress-nginx --configmap=ingress-nginx/ingr
25 www-data 0:00 nginx: master process /usr/local/nginx/sbin/nginx -c /etc/nginx/nginx.conf
247 www-data 0:01 nginx: worker process
248 www-data 0:00 nginx: cache manager process
Controller是管理者，实现服务发现和自动配置功能，见下图(下载自官网)。
nginx ingress工作原理
这幅图看起来很复杂，其实用一句话就可以概括：“Ingress Controller”(即图中的IC)相当于系统管理员，需求者提交Ingress资源到API Server，IC从API Server获取Ingress资源，因为IC既了解Ingress资源又了解Nginx，它完成Ingress的“翻译”，随即更新Nginx的配置文件，并执行reload操作，核心逻辑就是这样。
上面我们给“nginx” Service创建了Ingress资源，访问路径配置为“/testpath”，现在进入“ingress-nginx-controller”Pod看下Nginx的配置文件：/etc/nginx/nginx.conf。
关于虚拟主机“mynginx.example.com”的配置有200多行，删掉无关的。
## start server mynginx.example.com
server {
server_name mynginx.example.com ;
listen 80 ;
listen 443 ssl http2 ;
set $proxy_upstream_name "-";
ssl_certificate_by_lua_block {
certificate.call()
}
location ~* "^/testpath" {
set $namespace "test";
set $ingress_name "self-nginx";
set $service_name "nginx";
set $service_port "80";
set $location_path "/testpath";
set $global_rate_limit_exceeding n;
......
set $balancer_ewma_score -1;
set $proxy_upstream_name "test-nginx-80";
set $proxy_host $proxy_upstream_name;
set $pass_access_scheme $scheme;
......
rewrite "(?i)/testpath" / break;
proxy_pass http://upstream_balancer;
proxy_redirect off;
}
location ~* "^/" {
set $namespace "test";
set $ingress_name "self-nginx";
set $service_name "";
set $service_port "";
set $location_path "/";
set $global_rate_limit_exceeding n;
......
proxy_pass http://upstream_balancer;
proxy_redirect off;
}
}
## end server mynginx.example.com
从配置文件中可以看到发往“/testpath”的请求完成一次跳转后最终发送给“upstream_balancer”，其在Nginx配置文件中的定义如下：
upstream upstream_balancer {
### Attention!!!
#
# We no longer create "upstream" section for every backend.
# Backends are handled dynamically using Lua. If you would like to debug
# and see what backends ingress-nginx has in its memory you can
# install our kubectl plugin https://kubernetes.github.io/ingress-nginx/kubectl-plugin.
# Once you have the plugin you can use "kubectl ingress-nginx backends" command to
# inspect current backends.
#
###
server 0.0.0.1; # placeholder
balancer_by_lua_block {
balancer.balance()
}
keepalive 320;
keepalive_timeout 60s;
keepalive_requests 10000;
}
因Nginx配置文件严重依赖Lua，这里看到的信息不直观。为了看到后端服务，按照注释，为kubectl安装“ingress-nginx”插件。在前面Nginx配置文件有下面一行：
set $proxy_upstream_name "test-nginx-80";
指出域名“mynginx.example.com”的backend名为“test-nginx-80”。查看Ingress的backends(省略无关行)。
[root@master ~]# kubectl ingress-nginx backends -n ingress-nginx
[
{
"name": "test-nginx-80",
"service": {
"metadata": {
"creationTimestamp": null
},
"spec": {
"ports": [
{
"name": "http",
"protocol": "TCP",
"port": 80,
"targetPort": 80
}
],
"selector": {
"app": "nginx"
},
"clusterIP": "10.1.133.186",
"clusterIPs": [
"10.1.133.186"
],
"type": "ClusterIP",
"sessionAffinity": "None",
"ipFamilies": [
"IPv4"
],
"ipFamilyPolicy": "SingleStack",
"internalTrafficPolicy": "Cluster"
},
"status": {
"loadBalancer": {}
}
},
"port": 80,
"sslPassthrough": false,
"endpoints": [
{
"address": "10.244.1.26",
"port": "80"
}
],
"sessionAffinityConfig": {
"name": "",
"mode": "",
"cookieSessionAffinity": {
"name": ""
}
},
"upstreamHashByConfig": {
"upstream-hash-by-subset-size": 3
},
"noServer": false,
"trafficShapingPolicy": {
"weight": 0,
"weightTotal": 0,
"header": "",
"headerValue": "",
"headerPattern": "",
"cookie": ""
}
},
......
]
从输出中可以看到后端其实就是名为“nginx”的Service对应的Endpoints，它的IP是“10.244.1.26”。
[root@master ~]# kb get endpoints
NAME ENDPOINTS AGE
nginx 10.244.1.26:80 19h
这里需要强调一点，Nginx Ingress并不将流量转发给nginx service，而是直接转发到后端的Pods，转发策略也完全由Ingress Controller来决定。这样不仅减少了一次DNAT，也能实现更丰富的负载均衡策略。Ingress资源中出现的Service对象只是为了选择后端的Endpoints。
总结
文章对Nginx Ingress做了介绍，Kubernetes中可以选择的Ingress有很多，读者可以根据需要选择。
