MetalLB 负载均衡器使用介绍

2023-08-11 18:07| 来源: 网络整理| 查看: 265

本文介绍 MetalLB 的工作原理、安装和使用。MetalLB 是一个使用标准路由协议（ARP/NDP或BGP）为 Kubernetes 集群实现负载平衡器（LoadBalancer）的方案，多用于测试环境。

背景

Kubernetes 默认没有提供负载均衡器（Create an External Load Balancer）的实现。Kubernetes 的网络负载均衡器的实现都有各种 IaaS 平台(GCP、AWS、Azure等）实现，如果你不在上述 IaaS 平台上运行 Kubernetes，创建的 Service 中 type: LoadBalancers 将一直处于 Pending 状态，如下所示：

$ kubectl get svc NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE my-nginx LoadBalancer 10.96.85.164 8080:31312/TCP,443:31105/TCP 1h

该情况下，一般配置 Service 为 NodePort 和 externalIPs 将流量导入 Kubernetes 环境，这些选择都有明显的不足之处，因此使私有部署的 Kubernets 使用者在此生态中沦为二等公民（second-class citizens）。

Metallb 通过标准路由协议能解决该问题。MetalLB 也是 CNCF 的沙箱项目，最早发布在 https://github.com/google/metallb 开发，后来迁移到 https://github.com/metallb/metallb 中。

实现原理

MetalLB 通过 MetalLB hooks 为 Kubernetes 中提供网络负载均衡器的实现。简单的说，它允许你在非云供应商提供的（私有的） Kubernetes 中创建 type: LoadBalancer 的 services。

MetalLB 有两大功能：

地址分配：在 IaaS 平台申请 LB，会自动分配一个公网 IP，因此，MetalLB也需要管理 IP 地址的分配工作 IP 外部声明：当 MetalLB 获取外部地址后，需要对外声明该 IP 在 k8s 中使用，并可以正常通信。

IP 声明可以使用 ARP、 NDP、或 BGP 协议，因此 MetalLB 有两种工作模式：

BGP 工作模式，使用 BGP 协议分配地址池 L2 工作模式，使用 ARP/NDP 协议分配地址池安装环境需求 Kubernetes >=1.13.0 支持 MetalLB 的 Kubernetes 网络插件，如下： Network addon Compatible Calico Mostly (see known issues) Canal Yes Cilium Yes Flannel Yes Kube-ovn Yes Kube-router Mostly (see known issues) Weave Net Mostly (see known issues) 参考 CLOUD COMPATIBILITY 查看你的环境是否支持 MetalLB 与 k8s 同网段的 IPv4 地址使用 BGP 工作模式时，需要一台或多台支持 BGP 的路由器使用 L2 工作模式时，必须允许节点之间通过 7946 端口（TCP & UDP，可以配置其他端口）通信，memberlist 服务监听在该端口二层模式不需要将 IP 绑定到工作节点的网络接口上。它的工作原理是直接响应本地网络上的 ARP 请求，将本机的 MAC 地址提供给客户端从 Kubernetes v1.14.2 开始，若 kube-proxy 使用 IPVS 模式，需要开启 strict ARP 模式，使用 kubectl edit configmap -n kube-system kube-proxy 修改如下： apiVersion: kubeproxy.config.k8s.io/v1alpha1 kind: KubeProxyConfiguration mode: "ipvs" ipvs: strictARP: true 安装

MetalLB 支持 Kubernetes manifests、Kustomize 和 Helm 三种安装方式，本文使用 Manifest 模式安装

kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/metallb/metallb/v0.12.1/manifests/namespace.yaml kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/metallb/metallb/v0.12.1/manifests/metallb.yaml

在 metallb-system namespace 下，会安装两个组件

metallb-system/controller deployment：管理 IP 地址分配的控制器 metallb-system/speaker daemonset：通过 protocol(s) 维护服务间连通

还有对应的 Service accounts 使用 RBAC 保证和 k8s 的通信权限。

配置 L2 工作模式下，创建文件 metallb-config.yaml apiVersion: v1 kind: ConfigMap metadata: namespace: metallb-system name: config data: config: | address-pools: - name: default protocol: layer2 addresses: - 192.168.1.240-192.168.1.250 # - 192.168.1.0/28

应用：

kubectl apply -f metallb-config.yaml

通过 kubectl logs -f [metallb-controller-pod] 查看日志

BPG 工作模式参考：BGP Configuration 扩展 FRR 模式 IP Address Sharing apiVersion: v1 kind: Service metadata: ... annotations: metallb.universe.tf/allow-shared-ip: "key-to-share-1.2.3.4"

使用相同 annotations 的 service 共享 IP 地址。

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