Kubernetes Ingress：管理集群外部访问的入口网关

在k8s之服务Service章节，我们详细的介绍了Service的组成以及相关的原理。Service可以将自身的服务暴露出去，给集群内部服务或者给外部服务去使用，或者将外部服务分装为一个service，供给集群内部服务使用。而今天介绍的ingress其实和service很类似，他都是将内部的服务暴露出来，给外界（包括集群内或集群外）去使用。只不过它两者工作的网络层级不同罢了。

1. Ingress引入

上一章节介绍的LoadBalancer已经能够将k8s内部服务暴露到公网上去了，似乎就已经可以了，为什么还需要ingress呢？因为服务最终无非就是内部使用或者外部使用。内部使用有clusterIP或者nodeIP，外部使用LoadBalancer，为什么还需要一个ingress呢？从LoadBalancer的原理上我们可以看到，如果每使用一个LoadBalancer Service，就需要一个新的公网LB+IP或者域名，而这些都需要花钱（当然在商业的驱动下，引入ingress也并没有说能够降低成本，但是确实是带来了便捷）。

这时候，ingress就出来了。Igress 是 Kubernetes 中定义"反向代理规则"的一种 API 对象，借助Ingress Controller（例如Nginx Ingress Controller）来执行反向代理。

2. Ingress是什么

ingress一共由2个组件组成：

ingress资源对象：配置了相关http路由转发规则的合集。

配置 Host（域名） 、Path（路径） 与后端 Service 的映射关系。
它本身不处理流量，只是一个"配置清单"。
通常不直接指定 Controller 名称，而是通过 spec.ingressClassName 间接关联

yaml 复制代码

spec:
  ingressClassName: nginx-ingresclass # 指向IngressClass的名称
  rules:
  - host: example.com
    http:
      paths:
      - path: /api
        pathType: Prefix
        backend:
          service:
            name: api-svc # 转发到哪个service
            port:
              number: 80  # service yaml文件中配置的port

ingressClass：ingres资源对象与ingress controller之间的桥梁。

yaml 复制代码

apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: IngressClass
metadata:
  name: nginx-ingresclass   # Ingress资源定义中的spec.ingressClassName 一致
  annotations:
    ingressclass.kubernetes.io/is-default-class: "true"  # 将这个 IngressClass 标记为集群中的"默认 IngressClass
spec:
  controller: k8s.io/ingress-nginx  # 与下面ingress controller的启动参数一致

ingress controller：一个运行在集群中的 Pod（或多个 Pod），本质是一个反向代理pod + 控制器（Controller）
- 反向代理：接收外部 HTTP/HTTPS 请求，根据规则转发到后端 Service 对应的 Pod。
- 控制器（Controller） ：持续监听 Kubernetes API，自动发现 Ingress、Service、Endpoints 的变化，并动态更新自身的代理配置（如 Nginx 配置）。
- 启动时需声明自己自己的 controller 标识符（与 IngressClass 中的 spec.controller 匹配）。
  yaml 复制代码
```
# Ingress Controller Deployment 的启动参数示例
args:
  - --controller-class=k8s.io/ingress-nginx  # 必须与 IngressClass.spec.controller 一致
```

graph LR A[Ingress] -- spec.ingressClassName --> B(IngressClass) B -- spec.controller --> C[Ingress Controller] C -- 监听并实现 --> A C -- 转发流量 --> D[Service → Pod]

当启动一个ingresss Controller的时候，会Watch所有的Ingress资源，然后对每个 Ingress，检查：

是否有 spec.ingressClassName
如果有，找到对应的 IngressClass
检查该 IngressClass.spec.controller 是否等于自己（k8s.io/ingress-nginx）
如果匹配则处理这个 Ingress（生成相关的反向代理规则），否则则忽略

Ingress能够提供从集群外部到集群内服务的http和https路由，是一组路由规则的集合。以下是一个ingress的请求例子。如果大家知道nginx的话，会发现ingress的原理是不是和nginx很类似。本质上来说ingress controller^{[[注]](#[注])} 就是一个反向代理的服务（运行在pod上，基于Nginx、Traefik或者其他组件），然后基于路由规则，扮演着集群内部的"智能路由"角色。

互联网的网络流量，通过云产商的LB（或者Nodeport）转发到Ingress Controller上，然后Ingress Controller则会根据Ingress的路由定义，将又转发到Service，然后Service再转发到了pod中的服务。

plantuml 复制代码

@startuml
skinparam componentStyle rectangle
skinparam defaultTextAlignment center
skinparam wrapWidth 200

package "外部网络" {
  [客户端\n(Client)] as client
}

cloud "云平台 / 网络基础设施" {
  [负载均衡器\n(LoadBalancer)] as lb
}

package "Kubernetes 集群" {
  [Ingress Controller\n(Pod)] as ingress_controller

  package "Ingress 资源\n(定义多条路由规则)" {
    [Ingress\n(multi-rule-ingress)] as ingress_resource
  }

  package "Service 层" {
    [ClusterIP Service\n(web-svc)] as web_svc
    [ClusterIP Service\n(api-svc)] as api_svc
    [ClusterIP Service\n(shop-svc)] as shop_svc
  }

  package "工作负载" {
    [Pod\n(web-app-1)\napp=web] as web_pod1
    [Pod\n(web-app-2)\napp=web] as web_pod2

    [Pod\n(api-app-1)\napp=api] as api_pod1
    [Pod\n(api-app-2)\napp=api] as api_pod2

    [Pod\n(shop-app-1)\napp=shop] as shop_pod1
  }
}

' ===== 数据流向 =====
client --> lb : 请求 1:\nhttps://example.com/
client --> lb : 请求 2:\nhttps://example.com/api/v1/users
client --> lb : 请求 3:\nhttps://shop.example.com/

lb --> ingress_controller : 所有请求转发至\nIngress Controller\n(通过 LB IP/NodePort)

ingress_controller --> ingress_resource : 读取 Ingress 规则\n匹配 Host/Path

' 规则1: example.com/ -> web-svc
ingress_resource --> web_svc : 规则1:\nhost: example.com\npath: / -> web-svc

' 规则2: example.com/api/ -> api-svc
ingress_resource --> api_svc : 规则2:\nhost: example.com\npath: /api/ -> api-svc

' 规则3: shop.example.com/ -> shop-svc
ingress_resource --> shop_svc : 规则3:\nhost: shop.example.com\npath: / -> shop-svc

' Service 到 Pod 的流量
web_svc --> web_pod1
web_svc --> web_pod2

api_svc --> api_pod1
api_svc --> api_pod2

shop_svc --> shop_pod1

' ===== 配置与选择器关系（虚线）=====
ingress_controller ..> ingress_resource : 监听并动态加载\nIngress 配置

web_svc ..> web_pod1 : selector:\napp=web
web_svc ..> web_pod2 : selector:\napp=web

api_svc ..> api_pod1 : selector:\napp=api
api_svc ..> api_pod2 : selector:\napp=api

shop_svc ..> shop_pod1 : selector:\napp=shop

note right of ingress_resource
  **Ingress 多路由规则示例**:
  - 规则1: host=example.com, path=/      → web-svc
  - 规则2: host=example.com, path=/api/  → api-svc
  - 规则3: host=shop.example.com, path=/ → shop-svc
end note

note left of lb
  LoadBalancer 由云平台创建，
  将所有外部 HTTP/HTTPS 流量
  统一导入 Ingress Controller。
end note

legend
  **数据流转说明**：
  1. 客户端发起不同 Host/Path 的请求
  2. LB 将所有请求转发给 Ingress Controller
  3. Ingress Controller 根据 Ingress 资源中的多条规则匹配
  4. 不同规则路由到不同的 ClusterIP Service
  5. 各 Service 负载均衡到对应标签的 Pod
endlegend

@enduml

Ingress 本身只是一个规则配置（一个资源对象），必须配合 Ingress Controller（如 Nginx、Traefik）才能工作。LoadBalancer 通常用于暴露 Ingress Controller 本身（通过 Service of type=LoadBalancer），而 Ingress Controller 再根据 Ingress 规则将流量分发到不同的内部 Service。

3. Ingress匹配规则

Ingress支持很多匹配规则，以下是相关常用的匹配规则：

匹配维度	规则类型	说明	示例	注意事项
Host（域名）	精确匹配	完全匹配指定域名	`host: example.com` → 仅匹配 `example.com`	区分大小写；必须是合法 DNS 名
	单级通配符	仅支持前缀 `*.`，匹配任意一级子域名	`host: "*.example.com"` → 匹配 `foo.example.com`，不匹配 `a.b.example.com`	不支持 `example.*` 或多级通配
	省略 host	匹配所有 Host（包括 IP 直接访问）	无 `host` 字段 → 任何域名都进入该 rule	生产环境慎用，易造成路由冲突
Path（路径）	`pathType: Prefix`	前缀匹配（最常用）	`path: /api` → 匹配 `/api`、`/api/v1`、`/api/`	不匹配 `/apis`；路径区分大小写
	`pathType: Exact`	完全相等匹配	`path: /api` → 仅匹配 `/api`，不匹配 `/api/`	路径末尾 `/` 视为不同路径
高级匹配	正则表达式（需 annotation）	部分 Controller（如 Nginx）支持通过 annotation 启用正则	`nginx.ingress.kubernetes.io/use-regex: "true"` + `path: /v[0-9]+`	依赖具体实现，非标准功能
匹配优先级	Host 优先	先匹配 Host，再在匹配的 Host 下匹配 Path	`shop.example.com/api` 不会匹配 `api.example.com/api`	Host 不匹配则整条 rule 跳过
	Path 最长前缀优先	在同一 Host 下，更长的路径优先匹配	`/api/v1` 比 `/api` 优先	避免路径重叠导致意外路由

4. 4. 总结

Ingress 是 Kubernetes 中管理外部访问集群服务的核心机制，主要用于 HTTP/HTTPS 流量的七层路由。它本身只是一个 API 资源，定义了基于主机名（host）和路径（path）的路由规则，将请求转发到后端 Service。但 Ingress 要真正生效，必须部署对应的 Ingress Controller（如 Nginx、Traefik、ALB 等）。Controller 会监听 Ingress 资源变化，动态生成反向代理配置（如 Nginx 配置），并自动重载以应用新规则。

5. 脚注

[注]

ingress controller