本地环境中使用Kubernetes负载均衡器服务

在Kubernetes中使用MetalLB为负载均衡器服务配置虚拟IP

简介

当涉及将您的Kubernetes服务暴露给外部客户端时，您有多种选择。两种常用的方法是 NodePort 和 LoadBalancer 。在本文中，我们将深入探讨这两种方法之间的区别，并了解每种方法在满足您特定需求时的适用性。

本文的后续部分旨在指导您在Kubernetes上安装 MetalLB ，并为您提供定义虚拟IP的方法。

NodePort VS LoadBalancer 服务

将您的Kubernetes服务暴露给外部客户端有多种方法。其中一种选择是使用 NodePort ，它在所有工作节点上分配一个端口，范围在 30000 和 32767 之间。然而，它有一些限制。您需要自己处理负载均衡，并且如果其中一个工作节点宕机，您必须意识到并避免向其发送请求，直到它恢复正常。

在下面的图表中，您可以看到一个示例，我使用一个端口号为 31415 的 NodePort 服务部署了一个带有2个副本的示例 nginx 应用程序。客户端应该将其请求发送到其中一个工作节点。无论该Pod是否存在于特定节点上，Kubernetes都会自动代理您的请求到一个Pod所在的工作节点。

另一方面， LoadBalancer 服务将为您的服务创建一个虚拟IP（VIP），客户端无需知道工作机器的IP地址。如下图所示，由Kubernetes创建的VIP（ 192.168.2.1 IP）和 LoadBalancer 将自动找到工作节点上的Pod，并直接向它们发送请求。

一般来说，使用 LoadBalancer 服务比 NodePort 更可取，但其可行性取决于基础设施中是否有虚拟IP（VIP）。在像AWS或Azure这样的云环境中，您可以轻松地利用 LoadBalancer 服务，而无需额外的工具。然而，在本地环境中，您需要像 MetalLB 这样的工具来处理此功能。

MetalLB安装（仅适用于本地部署）

如果您在本地环境中，您将需要像 MetalLB 这样的工具来创建VIP。如果您只需要用于测试目的的Kubernetes集群，您可以使用 https://killercoda.com 来创建一个免费的Kubernetes集群，该集群将在1小时后自动终止。

要轻松安装 MetalLB （假设您正在使用默认的 L2 模式），您可以在Kubernetes集群上使用以下helm命令（需要helm ≥ 3.10 ）：

yaml 复制代码

$ kubectl create ns metallb-system
$ helm upgrade --install -n metallb-system metallb \
    oci://registry-1.docker.io/bitnamicharts/metallb

接下来，您需要在一个.yaml文件中定义您的IP范围池。例如，您可以将此文件命名为 L2-range-allocation.yaml ，但名称并不重要，您可以选择任何您喜欢的名称。

yaml 复制代码

apiVersion: metallb.io/v1beta1
kind: IPAddressPool
metadata:
  name: example
  namespace: metallb-system
spec:
  addresses:
  - 192.168.2.0/24
---
apiVersion: metallb.io/v1beta1
kind: L2Advertisement
metadata:
  name: empty
  namespace: metallb-system

在提供的文件中，用您想要的CIDR范围替换 192.168.2.0/24 。 /24 表示子网掩码，表示 192.168.2.0 和 192.168.2.256 之间的IP范围。根据您的要求随意修改它。完成必要的更改后，您可以使用以下命令应用配置：

yaml 复制代码

kubectl apply -f ./L2-range-allocation.yaml

之后，您应该会看到类似以下输出的内容（ metallb-speaker 是一个DaemonSet，实例的数量取决于您的Kubernetes工作节点的数量）：

yaml 复制代码

$ kubectl get pods -n metallb-system
NAME                                 READY   STATUS    RESTARTS   AGE
metallb-controller-85748d679-mcvws   1/1     Running   0          84m
metallb-speaker-85vfn                1/1     Running   0          84m
metallb-speaker-8f9bt                1/1     Running   0          84m
metallb-speaker-tt9hg                1/1     Running   0          84m
metallb-speaker-wsr4s                1/1     Running   0          84m

生成第一个VIP

生成初始VIP。现在，您可以在Kubernetes中利用 LoadBalancer 服务类型，并使用 MetalLB 获取一个实际的VIP。假设您想部署一个示例应用程序，比如 Nginx ，并获取一个VIP来处理请求，而无需 NodePort 。

yaml 复制代码

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx
spec:
  strategy:
    type: Recreate
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  replicas: 1
  template: 
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx
        ports:
        - containerPort: 80
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx
  labels:
    app: nginx
spec:
  ports:
  - name: http
    port: 80
    protocol: TCP
    targetPort: 80
  selector:
    app: nginx
  type: LoadBalancer

从上面的示例文件中，您可以观察到我已经创建了一个 Nginx 的示例部署，以及一个 LoadBalancer 的服务（请注意 type: LoadBalancer 部分）。

要继续操作，您可以将上述的 .yaml 文件保存为示例文件，例如 deployment.yaml ，然后使用以下命令应用它：

yaml 复制代码

$ kubectl apply -f deployment.yaml

然后您可以使用以下命令查看您的服务：

yaml 复制代码

$ kubectl get service
NAME         TYPE           CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP   PORT(S)        AGE
kubernetes   ClusterIP      10.43.0.1       <none>        443/TCP        31d
nginx        LoadBalancer   10.43.177.15   192.168.2.1    80:32186/TCP   2m18s

如上所示， EXTERNAL-IP （或VIP）是 192.168.2.1 ，属于IP范围 192.168.2.0/24 。您可以使用以下地址向该IP发送请求：

yaml 复制代码

$ curl 192.168.2.1:80
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<title>Welcome to nginx!</title>
<style>
html { color-scheme: light dark; }
body { width: 35em; margin: 0 auto;
font-family: Tahoma, Verdana, Arial, sans-serif; }
</style>
</head>
<body>
<h1>Welcome to nginx!</h1>
<p>If you see this page, the nginx web server is successfully installed and
working. Further configuration is required.</p>

<p>For online documentation and support please refer to
<a href="http://nginx.org/">nginx.org</a>.<br/>
Commercial support is available at
<a href="http://nginx.com/">nginx.com</a>.</p>

<p><em>Thank you for using nginx.</em></p>
</body>
</html>

结论

总之，了解NodePort和LoadBalancer服务之间的区别，使您能够根据基础设施需求做出明智的决策。无论您选择NodePort还是选择方便的LoadBalancer服务，Kubernetes都提供了灵活的选项来有效地暴露和管理您的服务。

我们希望本文能为您选择适合Kubernetes部署的服务类型提供有价值的见解，从而提高您应用程序的可访问性和可靠性。