上一篇笔记中讲解了 Service 的功能和运行机制。Service 本质上是一个由 kube-proxy 控制的四层负载均衡，在 TCP/IP 协议栈上转发流量。然而四层负载均衡能做的很有限，现在绝大多应用运行在应用层（五层/ OSI 七层）的 HTTP/HTTPS 协议之上，有更多的高级路由条件，而这些在传输层是不可见的。

Service 比较适合代理集群内部的服务。如果想要把服务暴露到集群外部，就只能使用 NodePort 或者 LoadBalancer 这两种方式，而它们都缺乏足够的灵活性，难以管控。

Kubernetes 为了解决这个问题，引入了一个新的 API 对象做七层负载均衡。除了七层负载均衡，这个对象还承担了更多的职责——作为流量的总入口，管理进出集群的数据（南北向流量），让外部用户能够安全便捷地访问集群内部的服务。这个 API 对象被命名为 Ingress，意思就是集群内外边界上的入口。

*图示是一个将所有流量都发送到同一 Service 的简单 Ingress 示例 图片来源

Service 本身是没有服务能力的，它只是一些 iptables 规则，真正配置、应用这些规则的实际上是节点里的 kube-proxy 组件。如果没有 kube-proxy，Service 定义得再完善也没有用。

同样的，Ingress 也只是一些 HTTP 路由规则的集合，相当于一份静态的描述文件，真正要把这些规则在集群里实施运行，还需要有另外一个东西，这就是 Ingress Controller，它的作用就相当于 Service 的 kube-proxy，能够读取、应用 Ingress 规则，处理、调度流量。

为了让 Ingress 资源工作，集群必须有一个正在运行的 Ingress 控制器。Ingress 控制器不是随集群自动启动的，用户可以选择最适合集群的 Ingress 控制器实现。Kubernetes 目前支持和维护 AWS、 GCE 和 Nginx Ingress 控制器。还有很多控制器可供选择。

从 Ingress Controller 的描述上我们也可以看到，HTTP 层面的流量管理、安全控制等功能其实就是经典的反向代理，而 Nginx 则是其中稳定性最好、性能最高的产品，所以它也理所当然成为了 Kubernetes 里应用得最广泛的 Ingress Controller。不过，因为 Nginx 是开源的，谁都可以基于源码做二次开发，所以它又有很多的变种。这里我们选取 Nginx 对 Ingress Controller 的开发实现 NGINX Ingress Controller。

*图示展示了 Ingress Controller 在集群中的位置 图片来源

IngressClass Docs

起初，Kubernetes 集群内只有一个 Ingress Controller，这样的用法会带来一些问题：

由于某些原因，项目组需要引入不同的 Ingress Controller，但 Kubernetes 不允许这样做

Ingress 规则太多，都交给一个 Ingress Controller 处理会让它不堪重负

多个 Ingress 对象没有很好的逻辑分组方式，管理和维护成本很高

集群里有不同的租户，他们对 Ingress 的需求差异很大甚至有冲突，无法部署在同一个 Ingress Controller 上

Kubernetes 就又提出了一个 Ingress Class 的概念，让它插在 Ingress 和 Ingress Controller 中间，作为流量规则和控制器的协调人，解除了 Ingress 和 Ingress Controller 的强绑定关系。

Kubernetes 用户可以转向管理 Ingress Class，用它来定义不同的业务逻辑分组，简化 Ingress 规则的复杂度。比如说，我们可以用 Class A 处理博客流量、Class B 处理短视频流量、Class C 处理购物流量。这些 Ingress 和 Ingress Controller 彼此独立，不会发生冲突。

首先用命令 kubectl api-resources 查看它们的基本信息：

*Ingress Controller 是一个处理流量的应用程序，稍后可以使用 Deployment 和 DaemonSet 来部署

Ingress 可以使用 kubectl create 来创建样板文件，它需要用两个附加参数：

--class - 指定 Ingress 从属的 Ingress Class 对象

--rule - 指定路由规则，基本形式是 URI=Service，也就是说是访问 HTTP 路径就转发到对应的 Service 对象，再由 Service 对象转发给后端的 Pod

这份 YAML 文档中有两个关键字段 ingressClassName 和 rules，rules 的格式稍显复杂：它将路由规则拆散为 host 和 http path，在 path 里又指定了路径的匹配方式，可以是精确匹配 Exact 或者是前缀匹配 Prefix，再用 backend 来指定转发的目标 Service 对象。

Ingress Class 本身并没有什么实际的功能，只是起到联系 Ingress 和 Ingress Controller 的作用，所以它的定义非常简单，在 spec 里只有一个必需的字段 controller ，表示要使用哪个 Ingress Controller，具体的名字就要看实现文档了。

比如，要使用 Nginx 开发的 Ingress Controller，那么就要用名字 nginx.org/ingress-controller：

使用 kubectl apply 创建 Ingress 和 Ingress Class 这两个对象：

然后我们查看 Ingress 和 Ingress Class 的状态：

可以使用 kubectl describe 查看详细的信息：

可以看到 Ingress 对象的路由规则 Host/Path 就是在 YAML 里设置的域名 ngx.test/。

准备好了 Ingress 和 Ingress Class，接下来就需要部署真正处理路由规则的 Ingress Controller。

Nginx Ingress Controller 以 Pod 的形式运行在 Kubernetes 里，同时支持 Deployment 和 DaemonSet 两种部署方式。我们现在根据 Nginx Ingress Controller Installation Docs 部署 Nginx Ingress Controller。

在使用 kubectl 的主机上首先克隆仓库并进入部署文件夹：

Nginx Ingress Controller 的安装略微麻烦一些，有很多个 YAML 需要执行，但如果只是做简单的试验，就只需要用到 4 个 YAML：

前两条命令为 Ingress Controller 创建了一个独立的名字空间 nginx-ingress，还有相应的账号和权限，这是为了访问 apiserver 获取 Service、Endpoint 信息用的；后两条则是创建了一个 ConfigMap 和 Secret，用来配置 HTTP/HTTPS 服务。

接下来我们还需要部署一些 Custom Resources，没有它们我们部署的 Ingress Controller 就无法运行：

默认情况下，需要为虚拟服务器、虚拟服务器路由、传输服务器和策略创建自定义资源的定义。否则，Ingress Controller Pod 将不会变为 Ready 状态。如果要禁用该要求，请将 -enable-custom-resources 命令行参数配置为 Readyfalse 并跳过此部分。

部署 Ingress Controller 不需要我们自己从头编写 Deployment，Nginx 已经为我们提供了示例 YAML （位置是：kubernetes-ingress/deployments/deployment/nginx-ingress.yaml），现在我们对其进行一些小小的改动：

metadata 里的 name 要改成自己的名字，比如 ngx-ing-dep

spec.selector 和 template.metadata.labels 也要修改成自己的名字，比如还是用 ngx-ing-dep

containers.image 可以改用 apline 版本，加快下载速度，比如 nginx/nginx-ingress:2.2-alpine

最下面的 args 要加上 -ingress-class=ngx-ink，也就是前面创建的 Ingress Class 的名字，这是让 Ingress Controller 管理 Ingress 的关键

有了 Ingress Controller，这些 API 对象的关联就更复杂了。然后我们创建对象：

注意 Ingress Controller 位于名字空间 nginx-ingress，所以查看状态需要用 -n 参数显式指定，否则我们只能看到 default 名字空间里的 Pod：

现在 Ingress Controller 就算是运行起来了。还有最后一道工序，因为 Ingress Controller 本身也是一个 Pod，想要向外提供服务还是要依赖于 Service 对象。所以至少还要再为它定义一个 Service，使用 NodePort 或者 LoadBalancer 暴露端口，才能真正把集群的内外流量打通。

这里还有个取巧的办法，使用 kubectl port-forward 直接把本地的端口映射到 Kubernetes 集群的某个 Pod 里，在测试验证的时候非常方便。

可以修改 /etc/hosts 来手工添加域名解析，也可以使用 --resolve 参数，指定域名的解析规则，比如在这里把 ngx.test 强制解析到 127.0.0.1，也就是被 kubectl port-forward 转发的本地地址。

和 Service 一样，Ingress 把请求转发到了集群内部的 Pod，但 Ingress 的路由规则不再是 IP 地址，而是 HTTP 协议里的域名、URI 等要素。

再补充一点，目前的 Kubernetes 流量管理功能主要集中在 Ingress Controller 上，已经远不止于管理“入口流量”了，它还能管理“出口流量”，也就是 egress，甚至还可以管理集群内部服务之间的“东西向流量”。此外，Ingress Controller 通常还有很多的其他功能，比如 TLS 终止、网络应用防火墙、限流限速、流量拆分、身份认证、访问控制等等，完全可以认为它是一个全功能的反向代理或者网关。