k8s | Kubernetes 服务暴露：NodePort、Ingress 与 YAML 配置详解

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引言

在 Kubernetes 集群中，服务暴露是将集群内部的服务对外部网络提供访问的关键环节。NodePort 和 Ingress 是两种常用的服务暴露方式，它们各有特点和适用场景。本文将详细介绍这两种方式的原理、配置方法以及如何通过 YAML 文件实现服务的正确暴露。

NodePort 服务暴露

NodePort 原理

NodePort 是 Kubernetes 提供的一种简单服务暴露方式。它通过在集群的每个节点上开放一个固定的端口（范围通常是 30000 - 32767），将外部请求转发到对应的服务 Pod 上。这种方式的优点是配置简单，无需额外的组件支持，但缺点是端口范围有限，且直接暴露了节点的端口，不够灵活。

NodePort 配置示例

假设我们有一个简单的 Web 应用，运行在 Kubernetes 集群中，我们希望使用 NodePort 方式将其暴露给外部访问。

1. 创建 Deployment

   首先，我们需要创建一个 Deployment 来部署应用的 Pod。以下是一个简单的 Deployment YAML 文件：

   apiVersion: apps/v1
   kind: Deployment
   metadata:
     name: my-web-app
     labels:
       app: my-web-app
   spec:
     replicas: 3
     selector:
       matchLabels:
         app: my-web-app
     template:
       metadata:
         labels:
           app: my-web-app
       spec:
         containers:
         - name: my-web-app-container
           image: my-web-app-image:latest
           ports:
           - containerPort: 80

   这个 Deployment 定义了一个名为 my-web-app 的应用，使用了 my-web-app-image 镜像，并且每个 Pod 在容器内部监听 80 端口。

2. 创建 Service 使用 NodePort

   接下来，我们创建一个 Service 来暴露这个应用。以下是使用 NodePort 的 Service YAML 文件：

   apiVersion: v1
   kind: Service
   metadata:
     name: my-web-app-service
   spec:
     type: NodePort
     ports:
     - port: 80
       targetPort: 80
       nodePort: 30001
     selector:
       app: my-web-app

   在这个 Service 中：

   • type: NodePort 指定了服务类型为 NodePort。
   • port: 80 是集群内部访问服务的端口。
   • targetPort: 80 是 Pod 内部容器的端口。
   • nodePort: 30001 是集群节点上暴露的端口，外部可以通过 <节点IP>:30001 访问这个服务。
   • selector 用于选择与这个 Service 关联的 Pod。

3. 访问服务

   配置完成后，可以通过集群中任意节点的 IP 地址加上端口 30001 来访问这个 Web 应用。例如，如果集群节点的 IP 是 192.168.1.100，那么可以通过 http://192.168.1.100:30001 来访问。

Ingress 服务暴露

Ingress 原理

Ingress 是 Kubernetes 提供的一种更高级的服务暴露方式。它允许通过一个统一的入口（通常是 Ingress Controller）来管理多个服务的外部访问。Ingress 可以基于域名、路径等规则将请求转发到不同的后端服务，提供了更灵活的路由功能和负载均衡能力。使用 Ingress 通常需要安装一个 Ingress Controller，如 Nginx Ingress Controller 或 Traefik。

（二）Ingress 配置示例

假设我们有多个服务需要暴露，并且希望通过域名和路径来区分它们。

1. 安装 Ingress Controller

   以 Nginx Ingress Controller 为例，可以通过以下命令安装：

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

   安装完成后，Ingress Controller 会监听集群中的 Ingress 资源，并根据配置进行请求转发。

2. 创建 Service

   假设我们有两个服务：service-a 和 service-b，分别运行在 8080 和 8081 端口上。以下是它们的 Service YAML 文件：

   apiVersion: v1
   kind: Service
   metadata:
     name: service-a
   spec:
     selector:
       app: service-a
     ports:
       - protocol: TCP
         port: 80
         targetPort: 8080
   ---
   apiVersion: v1
   kind: Service
   metadata:
     name: service-b
   spec:
     selector:
       app: service-b
     ports:
       - protocol: TCP
         port: 80
         targetPort: 8081

   这里将两个服务的 Service 端口都设置为 80，方便后续通过 Ingress 进行路由。

3. 创建 Ingress 资源

   接下来，我们创建一个 Ingress 资源来定义路由规则。以下是 Ingress YAML 文件：

   apiVersion: networking.k8s.io/v1
   kind: Ingress
   metadata:
     name: my-ingress
     annotations:
       nginx.ingress.kubernetes.io/rewrite-target: /$1
   spec:
     rules:
     - host: service-a.example.com
       http:
         paths:
         - path: /(.*)
           pathType: Prefix
           backend:
             service:
               name: service-a
               port:
                 number: 80
     - host: service-b.example.com
       http:
         paths:
         - path: /(.*)
           pathType: Prefix
           backend:
             service:
               name: service-b
               port:
                 number: 80

   在这个 Ingress 配置中：

   • rules 定义了两条路由规则。
   • 第一条规则将域名 service-a.example.com 下的所有请求转发到 service-a 服务。
   • 第二条规则将域名 service-b.example.com 下的所有请求转发到 service-b 服务。
   • annotations 中的 nginx.ingress.kubernetes.io/rewrite-target: /$1 是一个可选的注解，用于对请求路径进行重写，确保请求能够正确转发到后端服务。

4. 访问服务

   配置完成后，可以通过域名访问服务。例如，如果集群的入口地址是 192.168.1.200，并且已经将 service-a.example.com 和 service-b.example.com 解析到这个地址，那么可以通过以下方式访问：

   • 访问 http://service-a.example.com 将请求转发到 service-a。
   • 访问 http://service-b.example.com 将请求转发到 service-b。

NodePort 与 Ingress 的对比

特性	NodePort	Ingress
配置复杂度	简单	较复杂（需要安装 Ingress Controller 和配置 Ingress 资源）
端口限制	端口范围有限（30000 - 32767）	无端口限制，通过域名和路径路由
灵活性	低，直接暴露节点端口	高，支持域名、路径路由，负载均衡等
适用场景	小型应用，对端口数量要求不高	大型应用，需要灵活的路由和负载均衡

总结

在 Kubernetes 集群中，NodePort 和 Ingress 是两种常见的服务暴露方式。NodePort 适合简单场景，配置简单但不够灵活；Ingress 提供了更强大的路由功能和负载均衡能力，但需要额外的配置和组件支持。根据实际需求选择合适的服务暴露方式，可以更好地满足应用的访问需求。