【kubernetes 基础知识1】Kubernetes中的服务发现与负载均衡

心已赠人 2022-01-28 00:53 207阅读 0赞

## Kubernetes中的服务发现与负载均衡 ##

Kubernetes在设计之初就充分考虑了针对容器的服务发现与负载均衡机制，提供了Service资源，并通过kube-proxy配合cloud provider来适应不同的应用场景。随着kubernetes用户的激增，用户场景的不断丰富，又产生了一些新的负载均衡机制。目前，kubernetes中的负载均衡大致可以分为以下几种机制，每种机制都有其特定的应用场景：

Service：直接用Service提供cluster内部的负载均衡，并借助cloud provider提供的LB提供外部访问  
Ingress Controller：还是用Service提供cluster内部的负载均衡，但是通过自定义LB提供外部访问  
Service Load Balancer：把load balancer直接跑在容器中，实现Bare Metal的Service Load Balancer  
Custom Load Balancer：自定义负载均衡，并替代kube-proxy，一般在物理部署Kubernetes时使用，方便接入公司已有的外部服务

###    1. Service ###

Service是对一组提供相同功能的Pods的抽象，并为它们提供一个统一的入口。借助Service，应用可以方便的实现服务发现与负载均衡，并实现应用的零宕机升级。Service通过标签来选取服务后端，一般配合Replication Controller或者Deployment来保证后端容器的正常运行。

Service有三种类型：  
ClusterIP：默认类型，自动分配一个仅cluster内部可以访问的虚拟IP  
NodePort：在ClusterIP基础上为Service在每台机器上绑定一个端口，这样就可以通过<NodeIP>:NodePort来访问改服务  
LoadBalancer：在NodePort的基础上，借助cloud provider创建一个外部的负载均衡器，并将请求转发到<NodeIP>:NodePort  
另外，也可以讲已有的服务以Service的形式加入到Kubernetes集群中来，只需要在创建Service的时候不指定Label selector，而是在Service创建好后手动为其添加endpoint。

### 2. Ingress Controller ###

Service虽然解决了服务发现和负载均衡的问题，但它在使用上还是有一些限制，比如  
－ 只支持4层负载均衡，没有7层功能  
－ 对外访问的时候，NodePort类型需要在外部搭建额外的负载均衡，而LoadBalancer要求kubernetes必须跑在支持的cloud provider上面  
Ingress就是为了解决这些限制而引入的新资源，主要用来将服务暴露到cluster外面，并且可以自定义服务的访问策略。

### 3. Service Load Balancer ###

在Ingress出现以前，Service Load Balancer是推荐的解决Service局限性的方式。Service Load Balancer将haproxy跑在容器中，并监控service和endpoint的变化，通过容器IP对外提供4层和7层负载均衡服务。

社区提供的Service Load Balancer支持四种负载均衡协议：TCP、HTTP、HTTPS和SSL TERMINATION，并支持ACL访问控制。

### 4. Custom Load Balancer ###

虽然Kubernetes提供了丰富的负载均衡机制，但在实际使用的时候，还是会碰到一些复杂的场景是它不能支持的，比如

接入已有的负载均衡设备  
多租户网络情况下，容器网络和主机网络是隔离的，这样kube-proxy就不能正常工作  
这个时候就可以自定义组件，并代替kube-proxy来做负载均衡。基本的思路是监控kubernetes中service和endpoints的变化，并根据这些变化来配置负载均衡器。比如weave flux、nginx plus、kube2haproxy等

### 5. 负责均衡方案选择 ###

对于Ingress nginx 的解决方案，实际上就是一个内置nginx的pod，但是添加了比较多的账户、安全、规则等一系列的设置，包装成为一个新的组件功能。各种配置功能和annotation的应用特别麻烦。 在实际应用中各种的nginx的配置，都需要通过官方文档查找对应的设置方法，耗时耗力。 唯一感觉有一点用的就是动态的更新加载gress规则。  
我个人比较赞成的就是使用第一种方式，对于7层的应用需求，完全可以自己构建一个nginx pod。直接修改nginx.conf 高效简单方便。

**参考资料**  
http://kubernetes.io/docs/user-guide/services/  
http://kubernetes.io/docs/user-guide/ingress/  
https://github.com/kubernetes/contrib/tree/master/service-loadbalancer  
https://www.nginx.com/blog/load-balancing-kubernetes-services-nginx-plus/  
https://github.com/weaveworks/flux  
https://github.com/AdoHe/kube2haproxy