Kubernetes LoadBalancer系列｜MetalLB配置部署

一、LoadBalancer介绍

LoadBalancer

这种类型建构在NodePort类型之上，大部分情况下只适用于支持外部负载均衡器的云提供商（AWS,阿里云,华为云等）使用，由它接入外部客户端的请求并调度至集群节点相应的NodePort之上。因此LoadBalancer一样具有NodePort和ClusterIP。
简而言之，一个LoadBalancer类型的Service会指向关联至Kubernetes集群外部的、切实存在的某个负载均衡设备，该设备通过工作节点之上的NodePort向集群内部发送请求流量。
例如Amazon云计算环境中的ELB实例即为此类的负载均衡设备。此类型的优势在于，它能够把来自于集群外部客户端的请求调度至所有节点（或部分节点）的NodePort之上，而不是依赖于客户端自行决定连接至哪个节点，从而避免了因客户端指定的节点故障而导致的服务不可用

公有云(以阿里云为例)配置
参考文档：https://help.aliyun.com/apsara/enterprise/v_3_15_0_20210816/csk/enterprise-ascm-user-guide/access-a-service-through-server-load-balancer–server-load-balancer-.html

私有云(以MetalLB为例配置)
简介
MetalLB 是为裸机Kubernetes集群实现的负载均衡器，使用标准路由协议ARP或BGP。Kubernetes官方没有为裸机集群提供网络负载均衡器（LoadBalancer类型的服务）的实现。各家云厂商（GCP、AWS、Azure…）有相应实现，但必须运行在自身的云环境上才能使用，如果没有在受支持的IaaS平台（GCP、AWS、Azure…）上运行，那么负载均衡器在创建时将无限期地保持pending状态，如果你要使用loadbalancer service，那么就要用到metallb了

二、MetalLB介绍

MetalLB是一个为裸机Kubernetes集群设计的负载均衡器，它使用标准的路由协议（如BGP、ARP等）来确保集群外部的流量可以正确地路由到集群内的服务。
它提供了两个功能：

地址分配(address allocation)：当创建 LoadBalancer Service 时，MetalLB 会为其分配 IP 地址。这个 IP 地址是从预先配置的 IP 地址库获取的。同样，当 Service 删除后，已分配的 IP 地址会重新回到地址库。
对外公告(external announcement)：分配了 IP 地址之后，需要让集群外的网络知道这个地址的存在。使用了标准路由协议实现：
Layer2 模式：ARP(ipv4)、NDP(ipv6)
BGP 模式
不管是Layer2模式还是BGP模式，两者都不使用Linux的网络栈，即无法使用诸如ip命令准确的查看VIP所在的节点和相应的路由，相对应的是在每个节点上面都能看到一个kube-ipvs0网卡接口上面的IP。同时，两种模式都只是负责把VIP的请求引到对应的节点上面，之后的请求怎么到达pod，按什么规则轮询等都是由kube-proxy实现的。

对应的的两种工作负载：

Controller：Deployment，用于监听 Service 的变更，分配/回收 IP 地址。
Speaker：DaemonSet，对外广播 Service 的 IP 地址。把服务类型为LoadBalancer的服务的EXTERNAL-IP公布到网络中去，确保客户端能够正常访问到这个IP。

工作模式
layer 2模式：也就是工作在2层来负责相应arp请求，对于局域网中的人来说仿佛就是给服务分配了一个ip，但是2层模式不是真正的负载均衡，因为所有的流量会经过集群中的一个节点，当这个节点挂了的话，metallb会迁移ip到另外一个节点上。Layer 2模式更为通用，不需要用户有额外的设备；但由于Layer 2模式使用ARP/ND，地址池分配需要跟客户端在同一子网，地址分配略为繁琐。
在这里插入图片描述
bgp模式：集群中所有node都会跟上联路由器建立BGP连接，并且会告知路由器应该如何转发service的流量。
BGP模式是真正的LoadBalancer。但是需要你的路由器支持bgp，此处使用layer 2模式。

文档
安装：https://metallb.universe.tf/installation/
配置使用：https://metallb.universe.tf/configuration/

三、MetalLB 安装使用

# 如果kube-proxy使用的是IPVS模式，你需要启用staticARP
[root@k8s-master MetalLB]# kubectl edit configmap -n kube-system kube-proxy
# 设置staticARP为true
mode: "ipvs"
ipvs:
  strictARP: true
# 创建资源
[root@k8s-master MetalLB]# kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/metallb/metallb/v0.13.5/config/manifests/metallb-native.yaml
# 查看资源
[root@k8s-master MetalLB]# kubectl get pod -n metallb-system 
NAME                          READY   STATUS    RESTARTS   AGE
controller-79d46b9996-thtw2   1/1     Running   0          2m35s
speaker-9r59c                 1/1     Running   0          2m34s
speaker-shdvj                 1/1     Running   0          2m34s
speaker-w4g96                 1/1     Running   0          2m34s
# 设置ip地址池
[root@k8s-master MetalLB]# cat config.yaml 
apiVersion: metallb.io/v1beta1
kind: IPAddressPool
metadata:
  name: first-pool
  namespace: metallb-system
spec:
  addresses:
  - 192.168.10.200-192.168.10.250   #局域网，ip要在同一网段
---
apiVersion: metallb.io/v1beta1
kind: L2Advertisement
metadata:
  name: example
  namespace: metallb-system
spec:
  ipAddressPools:
  - first-pool

使用

[root@k8s-master k8s-test]# cat deployment.yaml 
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
name: myapp-deploy
namespace: default
spec:
replicas: 3
selector:
  matchLabels:
    app: myapp
template:
  metadata:
    labels:
      app: myapp
  spec:
    containers:
    - name: myapp
      image: ikubernetes/myapp:v1
      ports:
      - containerPort: 80
        name: http
[root@k8s-master k8s-test]# cat svc.yaml 
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
name: myapp
spec:
type: LoadBalancer
selector:
  app: myapp
ports:
- name: http
  port: 80
  protocol: TCP
  targetPort: 80
loadBalancerIP: 192.168.10.222   # 可以指定ip，也可以自动分配，指定的ip必须在ip地址池内
# 查看svc
[root@k8s-master k8s-test]# kubectl get svc
NAME         TYPE           CLUSTER-IP       EXTERNAL-IP      PORT(S)        AGE
kubernetes   ClusterIP      10.96.0.1        <none>           443/TCP        5d4h
myapp        LoadBalancer   10.101.173.202   192.168.10.222   80:32482/TCP   16m
# 使用EXTERNAL-IP+端口访问
[root@k8s-master k8s-test]# curl 192.168.10.222:80
Hello MyApp | Version: v1 | <a href="hostname.html">Pod Name</a>
# 集群外部访问
http://192.168.10.222:80

在这里插入图片描述