Kubernetes Service 和 Ingress 详解

Service

什么是 Service

Service 是 Kubernetes 中用于定义一组 Pod 的访问策略的抽象资源。它为 Pod 提供了一个稳定的 IP 地址和 DNS 名称，无论 Pod 如何变化（如重启、扩缩容），Service 都能确保流量被正确路由。

Service 的类型

1. ClusterIP（默认类型）：

   • 为服务分配一个集群内部的 IP 地址

   • 只能在集群内部访问

   • 示例：

     apiVersion: v1
     kind: Service
     metadata:
       name: my-service
     spec:
       selector:
         app: my-app
       ports:
         - protocol: TCP
           port: 80
           targetPort: 9376
     

2. NodePort：

   • 在每个节点上开放一个静态端口（NodePort）

   • 通过 <NodeIP>:<NodePort> 可以从集群外部访问

   • 示例：

     apiVersion: v1
     kind: Service
     metadata:
       name: my-nodeport-service
     spec:
       type: NodePort
       selector:
         app: my-app
       ports:
         - port: 80
           targetPort: 9376
           nodePort: 30007
     

3. LoadBalancer：

   • 使用云提供商的负载均衡器向外部暴露服务

   • 自动创建 NodePort 和 ClusterIP

   • 示例：

     apiVersion: v1
     kind: Service
     metadata:
       name: my-loadbalancer
     spec:
       type: LoadBalancer
       selector:
         app: my-app
       ports:
         - protocol: TCP
           port: 80
           targetPort: 9376
     

   LoadBalancer 的完整层级关系

     graph TD
       A[LoadBalancer Service] --> B[云厂商的SLB]
       A --> C[NodePort]
       A --> D[ClusterIP]
       C --> E[所有Node的特定端口]
       D --> F[集群内部虚拟IP]
   

   具体对应关系：

   • 云厂商 SLB ←→ NodePort ←→ ClusterIP ←→ Pod
     • 外部请求通过 SLB 公网IP 进入
     • SLB 将流量转发到集群任意 Node 的 NodePort
     • NodePort 通过 kube-proxy 转发到 ClusterIP
     • ClusterIP 最终负载均衡到 后端 Pod

4. ExternalName：

   • 通过返回 CNAME 记录将服务映射到 externalName 字段的内容

   • 用于访问集群外部的服务

   • 示例：

     apiVersion: v1
     kind: Service
     metadata:
       name: my-external-service
     spec:
       type: ExternalName
       externalName: my.database.example.com
     

Service 的使用场景

• 为 Pod 提供稳定的访问端点
• 负载均衡流量到多个 Pod
• 服务发现
• 将内部服务暴露给外部访问

Ingress

什么是 Ingress

Ingress 是管理外部访问集群内服务的 API 对象，通常提供 HTTP/HTTPS 路由。它不同于 Service，Ingress 不是一种服务类型，而是一个 API 资源，充当集群的入口点。

Ingress 的核心功能

1. 基于路径的路由：将不同路径的请求路由到不同的服务
2. 基于主机名的路由：根据请求的主机名路由到不同的服务
3. TLS/SSL 终止：在入口处处理 HTTPS 请求
4. 负载均衡：在多个后端服务之间分配流量

Ingress 示例

apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: Ingress
metadata:
  name: example-ingress
  annotations:
    nginx.ingress.kubernetes.io/rewrite-target: /$1
spec:
  rules:
    - host: hello-world.info
      http:
        paths:
          - path: /
            pathType: Prefix
            backend:
              service:
                name: web
                port:
                  number: 8080
          - path: /v2
            pathType: Prefix
            backend:
              service:
                name: web-v2
                port:
                  number: 8080
  tls:
    - hosts:
        - hello-world.info
      secretName: testsecret-tls

Ingress Controller

Ingress 需要 Ingress Controller 才能工作，常见的 Ingress Controller 包括：

• Nginx Ingress Controller
• Traefik
• HAProxy
• AWS ALB Ingress Controller
• GCE Ingress Controller

Ingress 与 Service 的关系

• Ingress 通常与 Service 配合使用
• Ingress 处理外部请求并将其路由到适当的 Service
• Service 负责将流量负载均衡到 Pod

使用场景对比

最佳实践

1. 内部服务：使用 ClusterIP 类型的 Service
2. 简单外部访问：使用 NodePort 或 LoadBalancer
3. 复杂路由需求：使用 Ingress
4. 生产环境：通常结合使用 Ingress + LoadBalancer Service
5. TLS 证书：通过 Ingress 统一管理

Ingress 与 LoadBalancer 功能对比

Ingress 和 LoadBalancer 都是 Kubernetes 中用于暴露服务的资源，但它们的功能定位和使用场景有显著区别：

核心区别

详细功能对比

1. LoadBalancer Service

• 功能特点：

  • 直接暴露单个服务到公网
  • 每个 LoadBalancer Service 都会创建一个云负载均衡器(和独立公网IP)
  • 适合非HTTP服务或需要专用IP的场景

• 示例场景：

  • 暴露数据库服务(MySQL/MongoDB)
  • 游戏服务器等需要长连接的TCP服务
  • 需要固定公网IP的特殊应用

• YAML示例：

  apiVersion: v1
  kind: Service
  metadata:
    name: my-loadbalancer
  spec:
    type: LoadBalancer
    selector:
      app: my-app
    ports:
      - protocol: TCP
        port: 80
        targetPort: 9376
  

2. Ingress

• 功能特点：

  • 作为集群的"智能入口网关"
  • 基于主机名和路径的路由
  • 集中管理TLS证书
  • 一个Ingress可代理多个后端服务
  • 支持高级功能(重定向、重写、限流等)

• 示例场景：

  • 暴露多个Web服务(基于不同域名或路径)
  • 需要统一管理HTTPS证书
  • 实现灰度发布/AB测试
  • 需要URL重写等高级路由功能

• YAML示例：

  apiVersion: networking.k8s.io/v1
  kind: Ingress
  metadata:
    name: example-ingress
    annotations:
      nginx.ingress.kubernetes.io/rewrite-target: /$1
  spec:
    rules:
    - host: app.example.com
      http:
        paths:
        - path: /v1
          pathType: Prefix
          backend:
            service:
              name: v1-service
              port:
                number: 80
        - path: /v2
          pathType: Prefix
          backend:
            service:
              name: v2-service
              port:
                number: 80
    tls:
    - hosts:
      - app.example.com
      secretName: example-tls
  

架构关系

  graph TD
    A[外部用户] -->|访问 https://app.example.com| B(Ingress Controller)
    B -->|路由规则| C[Ingress资源]
    C --> D1[Service1: ClusterIP]
    C --> D2[Service2: ClusterIP]
    D1 --> E1[Pod1]
    D1 --> E2[Pod2]
    D2 --> E3[Pod3]
    
    style B fill:#f9f,stroke:#333
    style C fill:#bbf,stroke:#333