K8s Ingress 如何使用

目录

1. 引言
2. 什么是 Ingress？
3. Ingress 的工作原理
4. Ingress 的核心概念
   • Ingress 资源
   • Ingress Controller
   • Ingress Class
5. 如何配置 Ingress
   • 创建 Ingress 资源
   • 配置 Ingress Controller
   • 使用 Ingress Class
6. Ingress 的常见用例
   • 基于路径的路由
   • 基于主机名的路由
   • TLS 终止
   • 负载均衡">负载均衡
7. Ingress 的高级配置
   • 自定义注解
   • 多 Ingress Controller
   • 跨命名空间的 Ingress
8. Ingress 的监控与日志
   • 监控 Ingress
   • 日志分析
9. Ingress 的常见问题与解决方案
   • Ingress 无法访问
   • TLS 证书问题
   • 性能瓶颈
10. 总结

引言

Kubernetes（简称 K8s）是一个开源的容器编排平台，广泛应用于现代云原生应用的部署和管理。在 Kubernetes 中，Ingress 是一个非常重要的资源对象，用于管理外部访问集群内部服务的流量。本文将详细介绍 Ingress 的概念、工作原理、配置方法以及常见用例，帮助读者更好地理解和使用 Ingress。

什么是 Ingress？

Ingress 是 Kubernetes 中的一种 API 对象，用于管理外部访问集群内部服务的 HTTP 和 HTTPS 流量。它充当了集群的入口点，允许外部用户通过统一的入口访问集群中的多个服务。Ingress 通常与 Ingress Controller 配合使用，后者负责实际处理流量并将其路由到相应的服务。

Ingress 的工作原理

Ingress 的工作原理可以简单概括为以下几个步骤：

1. 定义 Ingress 资源：用户通过 Kubernetes API 创建 Ingress 资源，定义外部流量的路由规则。
2. Ingress Controller 监听：Ingress Controller 监听集群中的 Ingress 资源变化，并根据定义的规则配置负载均衡器或反向代理。
3. 流量路由：外部流量到达 Ingress Controller 配置的入口点后，根据 Ingress 资源中的规则被路由到相应的服务。
4. 服务处理：流量最终到达目标服务，由服务处理请求并返回响应。

Ingress 的核心概念

Ingress 资源

Ingress 资源是 Kubernetes 中的一种 API 对象，用于定义外部流量的路由规则。它通常包含以下信息：

• 主机名：指定流量的目标主机名。
• 路径：指定流量的目标路径。
• 后端服务：指定流量最终路由到的服务。
• TLS 配置：指定用于 HTTPS 流量的 TLS 证书。

Ingress Controller

Ingress Controller 是实际处理流量的组件，它根据 Ingress 资源中的规则配置负载均衡器或反向代理。常见的 Ingress Controller 包括 Nginx Ingress Controller、Traefik、HAProxy 等。

Ingress Class

Ingress Class 是 Kubernetes 1.18 引入的一个新概念，用于区分不同类型的 Ingress Controller。通过 Ingress Class，用户可以在集群中部署多个 Ingress Controller，并根据需要选择使用哪个 Controller。

如何配置 Ingress

创建 Ingress 资源

要创建 Ingress 资源，首先需要定义一个 YAML 文件，指定路由规则和后端服务。以下是一个简单的 Ingress 资源示例：

apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: Ingress
metadata:
  name: example-ingress
  annotations:
    nginx.ingress.kubernetes.io/rewrite-target: /
spec:
  rules:
  - host: 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

在这个示例中，我们定义了一个名为 example-ingress 的 Ingress 资源，它将 example.com/app1 的流量路由到 app1-service，将 example.com/app2 的流量路由到 app2-service。

配置 Ingress Controller

要使用 Ingress，首先需要在集群中部署一个 Ingress Controller。以 Nginx Ingress Controller 为例，可以通过以下命令部署：

kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/kubernetes/ingress-nginx/main/deploy/static/provider/cloud/deploy.yaml

部署完成后，Ingress Controller 会自动监听集群中的 Ingress 资源，并根据定义的规则配置 Nginx。

使用 Ingress Class

如果集群中部署了多个 Ingress Controller，可以通过 Ingress Class 指定使用哪个 Controller。以下是一个使用 Ingress Class 的示例：

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

在这个示例中，我们通过 ingressClassName 字段指定使用 nginx Ingress Controller。

Ingress 的常见用例

基于路径的路由

基于路径的路由是 Ingress 最常见的用例之一。通过定义不同的路径，可以将流量路由到不同的后端服务。例如：

apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: Ingress
metadata:
  name: path-based-ingress
spec:
  rules:
  - host: 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

在这个示例中，example.com/app1 的流量会被路由到 app1-service，而 example.com/app2 的流量会被路由到 app2-service。

基于主机名的路由

基于主机名的路由允许根据不同的主机名将流量路由到不同的后端服务。例如：

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

在这个示例中，app1.example.com 的流量会被路由到 app1-service，而 app2.example.com 的流量会被路由到 app2-service。

TLS 终止

Ingress 还支持 TLS 终止，即通过 HTTPS 访问服务。要启用 TLS 终止，需要在 Ingress 资源中配置 TLS 证书。例如：

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

在这个示例中，我们通过 tls 字段指定了 TLS 证书的 Secret 名称 example-tls。Ingress Controller 会自动使用该证书对 example.com 的 HTTPS 流量进行终止。

负载均衡

Ingress 还可以用于实现负载均衡。通过配置多个后端服务，Ingress Controller 可以将流量均匀地分发到这些服务上。例如：

apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: Ingress
metadata:
  name: load-balancing-ingress
spec:
  rules:
  - host: example.com
    http:
      paths:
      - path: /
        pathType: Prefix
        backend:
          service:
            name: app-service
            port:
              number: 80

在这个示例中，app-service 可能有多个 Pod 实例，Ingress Controller 会自动将流量均匀地分发到这些实例上，从而实现负载均衡。

Ingress 的高级配置

自定义注解

Ingress 资源支持通过注解（annotations）进行高级配置。不同的 Ingress Controller 支持不同的注解，用户可以根据需要进行配置。例如，Nginx Ingress Controller 支持以下注解：

• nginx.ingress.kubernetes.io/rewrite-target：重写请求路径。
• nginx.ingress.kubernetes.io/ssl-redirect：强制重定向到 HTTPS。
• nginx.ingress.kubernetes.io/proxy-body-size：设置请求体大小限制。

以下是一个使用自定义注解的示例：

apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: Ingress
metadata:
  name: custom-annotations-ingress
  annotations:
    nginx.ingress.kubernetes.io/rewrite-target: /
    nginx.ingress.kubernetes.io/ssl-redirect: "true"
    nginx.ingress.kubernetes.io/proxy-body-size: "10m"
spec:
  rules:
  - host: example.com
    http:
      paths:
      - path: /
        pathType: Prefix
        backend:
          service:
            name: app-service
            port:
              number: 80

在这个示例中，我们通过注解配置了路径重写、强制 HTTPS 重定向以及请求体大小限制。

多 Ingress Controller

在某些场景下，可能需要在集群中部署多个 Ingress Controller。例如，一个用于处理外部流量，另一个用于处理内部流量。通过 Ingress Class，可以轻松实现多 Ingress Controller 的配置。例如：

apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: Ingress
metadata:
  name: multi-ingress-controller-ingress
spec:
  ingressClassName: nginx-external
  rules:
  - host: example.com
    http:
      paths:
      - path: /
        pathType: Prefix
        backend:
          service:
            name: app-service
            port:
              number: 80

在这个示例中，我们通过 ingressClassName 字段指定使用 nginx-external Ingress Controller。

跨命名空间的 Ingress

在某些场景下，可能需要在不同的命名空间中定义 Ingress 资源。Kubernetes 支持跨命名空间的 Ingress 配置，但需要注意以下几点：

• Ingress Controller 必须能够访问目标命名空间中的服务。
• 目标服务必须暴露在集群内部或通过外部 IP 访问。

以下是一个跨命名空间的 Ingress 示例：

apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: Ingress
metadata:
  name: cross-namespace-ingress
  namespace: ns1
spec:
  rules:
  - host: example.com
    http:
      paths:
      - path: /
        pathType: Prefix
        backend:
          service:
            name: app-service
            port:
              number: 80

在这个示例中，app-service 位于 ns2 命名空间中，Ingress Controller 需要能够访问该服务。

Ingress 的监控与日志

监控 Ingress

为了确保 Ingress 的正常运行，建议对 Ingress Controller 进行监控。常见的监控指标包括：

• 请求速率：每秒处理的请求数。
• 错误率：请求失败的比例。
• 响应时间：请求的平均响应时间。
• 连接数：当前的活跃连接数。

可以通过 Prometheus 等监控工具收集这些指标，并通过 Grafana 进行可视化。

日志分析

Ingress Controller 通常会生成详细的访问日志和错误日志。通过分析这些日志，可以了解流量的来源、目标服务以及潜在的问题。常见的日志分析工具包括 ELK（Elasticsearch、Logstash、Kibana）和 Fluentd。

Ingress 的常见问题与解决方案

Ingress 无法访问

问题描述：Ingress 配置完成后，外部用户无法访问服务。

可能原因： - Ingress Controller 未正确部署或未启动。 - Ingress 资源中的规则配置错误。 - 后端服务未正确暴露或未启动。

解决方案： - 检查 Ingress Controller 的日志，确认其是否正常运行。 - 检查 Ingress 资源的配置，确保规则正确。 - 检查后端服务的状态，确保其正常运行并暴露在集群内部。

TLS 证书问题

问题描述：配置了 TLS 终止后，HTTPS 访问失败。

可能原因： - TLS 证书未正确配置或未生效。 - Ingress Controller 未正确加载证书。 - 证书已过期或无效。

解决方案： - 检查 TLS 证书的配置，确保其正确。 - 检查 Ingress Controller 的日志，确认其是否成功加载证书。 - 检查证书的有效期，确保其未过期。

性能瓶颈

问题描述：Ingress Controller 处理大量流量时出现性能瓶颈。

可能原因： - Ingress Controller 的资源限制过低。 - 后端服务的处理能力不足。 - 网络带宽不足。

解决方案： - 增加 Ingress Controller 的资源限制，如 CPU 和内存。 - 扩展后端服务的实例数，提高处理能力。 - 检查网络带宽，确保其满足流量需求。

总结

Ingress 是 Kubernetes 中管理外部流量的重要组件，通过合理的配置和使用，可以极大地简化集群的入口管理。本文详细介绍了 Ingress 的概念、工作原理、配置方法以及常见用例，希望能够帮助读者更好地理解和使用 Ingress。在实际应用中，建议根据具体需求选择合适的 Ingress Controller，并结合监控和日志分析工具，确保 Ingress 的稳定运行。