🚀 详解 Helm 部署 Ingress-NGINX：从零到一的全面指南

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环境说明：Windows 10 + IntelliJ IDEA 2021.3.2 + Jdk 1.8

📖 前言

在现代云原生应用架构中，Kubernetes 已成为推动应用容器化的重要平台。随着微服务架构的流行，如何高效地管理和路由外部流量成为了开发者必须面对的挑战。而 Ingress 是 Kubernetes 中用来管理外部访问服务的一种机制，它能够根据 HTTP 和 HTTPS 请求将流量路由到集群内部的不同服务。而在众多 Ingress 控制器中，NGINX 凭借其优秀的性能和灵活性成为了最受欢迎的选择之一。

然而，手动配置和管理 Ingress 控制器可能会非常繁琐，这时 Helm 作为 Kubernetes 的包管理工具，提供了一种更简单、高效的方式来进行部署与管理。在这篇文章中，我们将深入探讨如何通过 Helm 部署 Ingress-NGINX，并分享一些实用的案例和个人心得，希望能够帮助你更好地理解和应用这一技术！

📝 摘要

本文将涵盖以下几个方面：

• Ingress 和 NGINX 的基本概念
• Helm 的工作原理和基本使用
• Helm 安装 Ingress-NGINX 的详细步骤
• 代码示例与测试用例
• 优缺点分析
• 个人总结与寄语

希望通过这篇文章，读者能够掌握 Helm 部署 Ingress-NGINX 的全过程，并在实际项目中灵活应用。

📚 简介

Ingress 是 Kubernetes 中的一种资源，它定义了如何将外部请求路由到内部服务。使用 Ingress，可以通过一个公共的 IP 地址和一个或多个域名来访问不同的服务。NGINX 是一种高性能的反向代理和负载均衡器，在 Kubernetes 中，它可以作为 Ingress 控制器来处理进入集群的流量。

Helm 是 Kubernetes 的一个包管理器，它可以将 Kubernetes 应用打包成 Charts，简化应用的安装、升级和管理。使用 Helm，开发者可以更轻松地部署复杂的 Kubernetes 应用，包括 Ingress-NGINX。

🌐 概述

1. Ingress 和 NGINX

Ingress 控制器是 Kubernetes 的一种功能扩展，它允许用户通过定义 Ingress 资源来管理外部 HTTP/S 流量的路由。NGINX Ingress Controller 是一个强大的解决方案，提供了负载均衡、SSL/TLS 终止、路径和主机名路由等功能。

2. Helm 的工作原理

Helm 通过使用 Charts 使得 Kubernetes 应用的管理更加简单。一个 Chart 可以视为一个包，包含应用所需的所有 Kubernetes 资源和配置。通过 Helm，用户可以快速安装、升级和卸载 Kubernetes 应用。

💻 核心源码解读

Helm Chart 结构

一个典型的 Helm Chart 包含以下几个重要文件和目录：

• Chart.yaml：描述 Chart 的元数据，包括名称、版本和描述等。
• values.yaml：定义应用的默认配置值，用户可以在安装时覆盖这些值。
• templates/：存放 Kubernetes 资源的模板文件，Helm 会根据这些模板生成实际的 Kubernetes 资源。

以下是一个简单的 Chart.yaml 示例：

apiVersion: v2
name: ingress-nginx
description: A Helm chart for Kubernetes Ingress NGINX
version: 1.0.0

示例 templates

以下是 templates 目录中的一些重要文件示例：

1. deployment.yaml：定义 NGINX 控制器的 Deployment。

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: {{ .Release.Name }}-controller
spec:
  replicas: {{ .Values.controller.replicaCount }}
  selector:
    matchLabels:
      app: {{ .Release.Name }}-controller
  template:
    metadata:
      labels:
        app: {{ .Release.Name }}-controller
    spec:
      containers:
        - name: controller
          image: {{ .Values.controller.image.repository }}:{{ .Values.controller.image.tag }}
          ports:
            - containerPort: 80
            - containerPort: 443
          args:
            - /nginx-ingress-controller

代码解析：

在本次的代码演示中，我将会深入剖析每句代码，详细阐述其背后的设计思想和实现逻辑。通过这样的讲解方式，我希望能够引导同学们逐步构建起对代码的深刻理解。我会先从代码的结构开始，逐步拆解每个模块的功能和作用，并指出关键的代码段，并解释它们是如何协同运行的。通过这样的讲解和实践相结合的方式，我相信每位同学都能够对代码有更深入的理解，并能够早日将其掌握，应用到自己的学习和工作中。

这个 YAML 文件是一个 Helm 模板，用于部署 Kubernetes Deployment 资源，配置了一个 controller 容器实例化的负载均衡控制器。它通过 Helm 模板语法实现动态配置，适合在不同环境中灵活调整参数。

配置解析

• apiVersion: 定义 Kubernetes API 的版本 apps/v1。

• kind: 资源类型是 Deployment，用于创建和管理 controller 容器的副本。

• metadata:

  • name: 使用模板语法 {{ .Release.Name }} 将 Deployment 命名为 Release 名称加上 -controller，以便在不同的 Helm Release 中生成不同的名称，避免冲突。

• spec:

  • replicas: 副本数量，从 Helm 的 Values 文件 controller.replicaCount 中动态获取，支持灵活扩展。
  • selector: 定义标签选择器，确保与模板定义的标签 app: {{ .Release.Name }}-controller 匹配，以便 Deployment 可以找到正确的 Pod。

• template:

  • metadata:

    • labels: 配置 Pod 的标签，用于匹配选择器的 app 标签。

  • spec:

    • containers: 定义容器配置。
      • name: 容器名称为 controller。
      • image: 使用 Helm 值文件中的 controller.image.repository 和 controller.image.tag 来动态设置容器镜像。
      • ports: 声明容器端口，监听 80 和 443 端口以处理 HTTP 和 HTTPS 请求。
      • args: 配置启动参数，/nginx-ingress-controller 表示使用 NGINX Ingress 控制器。

工作原理

该 Deployment 主要用于管理 Ingress 控制器的实例数和镜像版本，使我们可以轻松地横向扩展控制器，或通过 Values 文件进行镜像更新。

实际应用场景

• 自动化扩展：通过 Helm 的模板化，部署时可以指定不同的 replicaCount 实现自动化扩展。
• 灵活配置镜像：使用 Values 文件中的镜像配置项来控制镜像来源与版本，方便在不同环境（如测试、生产）中快速更新控制器版本。
• 简化管理：基于模板创建的 Deployment 可以结合 Helm 的滚动更新、回滚等功能，提升 Ingress 控制器管理的效率。

小结

此 Helm 模板展示了如何使用 Deployment 配置 NGINX Ingress 控制器的基本操作。通过 Helm 的灵活参数化，不仅能够高效管理控制器的生命周期，还能满足不同环境的需求，使 Kubernetes 集群管理更加高效和便捷。

2. service.yaml：定义 NGINX 控制器的 Service。

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: {{ .Release.Name }}-controller
spec:
  type: {{ .Values.controller.service.type }}
  ports:
    - port: 80
      targetPort: 80
    - port: 443
      targetPort: 443
  selector:
    app: {{ .Release.Name }}-controller

🔍 案例分析

Helm 部署 Ingress-NGINX

接下来，我们将通过实际操作来演示如何使用 Helm 部署 Ingress-NGINX。

1. 安装 Helm：
   确保在你的系统上安装了 Helm，可以通过以下命令来安装：

   curl https://raw.githubusercontent.com/helm/helm/main/scripts/get-helm-3 | bash
   

2. 添加 Helm 仓库：
   添加官方的 Ingress-NGINX Helm 仓库，并更新本地仓库信息：

   helm repo add ingress-nginx https://raw.githubusercontent.com/kubernetes/ingress-nginx/main/deploy/helm-chart/ingress-nginx
   helm repo update
   

3. 安装 Ingress-NGINX：
   使用 Helm 安装 Ingress-NGINX，下面的命令会将其安装到 Kubernetes 集群中：

   helm install my-nginx ingress-nginx/ingress-nginx
   

4. 验证安装：
   安装完成后，可以通过以下命令查看 NGINX 控制器的 Pods 状态：

   kubectl get pods -n ingress-nginx
   

应用场景演示

通过部署 Ingress-NGINX，我们可以轻松地将外部流量路由到不同的服务。例如，当用户访问 example.com 时，Ingress 控制器可以根据规则将流量路由到 service-a 或 service-b。

我们可以创建一个简单的 Ingress 资源来演示这个场景：

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: /
            pathType: Prefix
            backend:
              service:
                name: service-a
                port:
                  number: 80

代码分析：

在本次的代码演示中，我将会深入剖析每句代码，详细阐述其背后的设计思想和实现逻辑。通过这样的讲解方式，我希望能够引导同学们逐步构建起对代码的深刻理解。我会先从代码的结构开始，逐步拆解每个模块的功能和作用，并指出关键的代码段，并解释它们是如何协同运行的。通过这样的讲解和实践相结合的方式，我相信每位同学都能够对代码有更深入的理解，并能够早日将其掌握，应用到自己的学习和工作中。

这个 YAML 文件定义了一个 Kubernetes Ingress 资源，用于管理对 example.com 的流量，具体使用了 NGINX Ingress 控制器进行流量转发和路由配置。

配置解析

• apiVersion: 定义了 Kubernetes API 的版本，这里使用 networking.k8s.io/v1。

• kind: 资源类型是 Ingress，用于定义应用的 HTTP 和 HTTPS 路由规则。

• metadata:

  • name: 设置 Ingress 的名称为 example-ingress。
  • annotations: 包含一些额外配置项，比如 nginx.ingress.kubernetes.io/rewrite-target 设置为 /，用于将请求路径重写为指定的目标路径。

• spec:

  • rules: 定义了路由规则。
    • host: 指定了该 Ingress 处理的主机名为 example.com。
    • http: 规定 HTTP 流量的路由。
      • paths: 定义了访问路径。
        • path: 设为 /，表示处理所有路径前缀为 / 的请求。
        • pathType: 设置为 Prefix，表示前缀匹配。
        • backend: 指定服务名称和端口，流量将被路由到该后端服务。
          • service:
            • name: 指定目标服务的名称为 service-a。
            • port: 目标服务的端口设置为 80。

流程解析

通过这个配置，当访问 http://example.com/ 时，NGINX Ingress 会将请求重写并转发到 service-a 的 80 端口上。这样，可以方便地实现通过域名和路径来管理不同服务的访问。

实际应用场景

• 重写路径: nginx.ingress.kubernetes.io/rewrite-target 注解常用于将请求路径重写为指定路径，特别适用于反向代理。
• 多服务支持: 可以在 rules 中添加多个 paths 或多个 host 来管理更多服务，方便微服务架构中使用。

小结

这个配置文件展示了如何使用 NGINX Ingress 结合 Kubernetes 的服务，实现基本的域名和路径路由。在生产环境中可以通过类似配置来方便地管理流量，提高系统的可扩展性和易维护性。

⚖️ 优缺点分析

优点

• 简化管理：使用 Helm 部署大大减少了手动配置的复杂性。
• 灵活性高：支持多种配置，可以轻松满足不同需求。
• 社区支持：Ingress-NGINX 拥有活跃的社区，可以快速获取帮助和支持。

缺点

• 学习曲线：对于初学者而言，理解 Helm 和 Ingress 的概念可能需要一定时间。
• 依赖管理：在使用 Helm 的过程中，需要注意版本的兼容性和依赖关系。
• 调试困难：当出现问题时，调试 Ingress 控制器可能较为复杂，尤其是在集群规模较大的情况下。

📊 类代码方法介绍及演示

以下是 Helm Chart 安装 Ingress-NGINX 的主要命令示例：

helm install my-nginx ingress-nginx/ingress-nginx \
    --set controller.replicaCount=2 \
    --set controller.service.type=LoadBalancer

在此命令中，我们可以设置 NGINX 控制器的副本数和服务类型（例如 LoadBalancer、NodePort 或 ClusterIP）。

🧪 测试用例

为了验证 Ingress-NGINX 的正确部署，我们可以使用以下测试代码：

public class IngressTest {
    public static void main(String[] args) {
        String ingressName = "my-nginx";
        // 测试 NGINX 是否正常运行
        boolean isRunning = checkIngressStatus(ingressName);
        System.out.println("Ingress NGINX 状态: " + (isRunning ? "运行中" : "未运行"));
    }

    public static boolean checkIngressStatus(String ingressName) {
        // 这里可以调用 Kubernetes API 查询 Ingress 状态
        // 模拟 API 调用结果
        return true; // 假设返回 true 表示运行中
    }
}

测试结果预期

运行以上代码后，期望输出应为：

Ingress NGINX 状态: 运行中

🔎 测试代码分析

在本次的代码演示中，我将会深入剖析每句代码，详细阐述其背后的设计思想和实现逻辑。通过这样的讲解方式，我希望能够引导同学们逐步构建起对代码的深刻理解。我会先从代码的结构开始，逐步拆解每个模块的功能和作用，并指出关键的代码段，并解释它们是如何协同运行的。通过这样的讲解和实践相结合的方式，我相信每位同学都能够对代码有更深入的理解，并能够早日将其掌握，应用到自己的学习和工作中。

测试代码中，我们通过 checkIngressStatus 方法来验证 Ingress 的状态。实际应用中，这个方法可以调用 Kubernetes API 来获取 Ingress 的实际状态。如果返回值为 true，表示 Ingress 正在正常运行；否则，说明 Ingress 出运行状态存在问题。

在这个 IngressTest 类中，我们通过模拟 checkIngressStatus 方法来验证 Ingress-NGINX 是否正常运行。

代码解析

• main 方法：

  • 设置了 ingressName 为 my-nginx，该名称对应之前通过 Helm 部署的 Ingress 控制器。
  • 调用 checkIngressStatus 方法来检查 Ingress 状态，输出运行状态的提示信息。

• checkIngressStatus 方法：

  • 该方法在实际应用中可以通过 Kubernetes API 来查询指定 Ingress 的状态（例如使用 kubectl 或者 Kubernetes 的 Java 客户端库）。
  • 在这个例子中，checkIngressStatus 方法返回 true，表示 NGINX 正常运行。在真实环境中，可以替换为 API 调用，判断 Ingress 的实际状态。

运行结果示例

假设 checkIngressStatus 方法的返回值为 true，程序的输出应为：

Ingress NGINX 状态: 运行中

如果返回 false，则输出：

Ingress NGINX 状态: 未运行

实际环境应用

在生产环境中，可以将 checkIngressStatus 方法替换为一个 API 调用。利用 Kubernetes 的 Java 客户端库，查询 ingressName 是否在指定的命名空间中运行，并根据查询结果返回运行状态。这将为集群管理和监控提供更可靠的支持。

小结

本测试代码通过模拟方式验证 Ingress-NGINX 的运行状态，为测试 NGINX 控制器的运行情况提供了一个简单的方案。在实际应用中，进一步结合 Kubernetes API，可以实现自动化的状态检查与通知，大大提高了系统的可维护性与可用性。

🤔 小结

通过以上案例和代码示例，我们可以看到使用 Helm 部署 Ingress-NGINX 的便利性。利用 Helm，我们只需少量的命令和配置即可快速部署一个可用的 Ingress 控制器，并且可以轻松对其进行管理和扩展。这个流程不仅节省了时间，还极大地降低了手动配置的复杂性，尤其在大规模集群管理中尤为实用。

🎉 总结

在云原生环境中，流量管理始终是一个至关重要的问题。Ingress-NGINX 作为 Kubernetes 中常用的 Ingress 控制器，以其高性能和丰富的功能，帮助开发者更好地管理服务间的流量。通过 Helm 部署 Ingress-NGINX，不仅简化了流程，还提高了可维护性和扩展性，让我们能够更专注于业务逻辑的实现。

在这篇文章中，我们详细介绍了 Ingress 和 NGINX 的基础概念、Helm 的工作原理，逐步引导大家如何使用 Helm 部署 Ingress-NGINX。希望通过这篇文章，大家能够对 Ingress 流量管理和 Helm 部署有一个更清晰的认识，并能够将其应用到自己的项目中。

💬 寄语

虽然 Kubernetes 的配置和管理存在一定的复杂性，但正是通过这些工具的组合和合理的使用，才能够帮助我们构建高可用、高扩展的应用架构。在探索 Kubernetes 的旅程中，愿你始终保持好奇和耐心，不断挑战新的技术领域。希望今天的内容能为你的开发之路增添一点灵感！

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🌴附录源码

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