K8s之负载均衡

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文章目录

- [一、使用DaemontSet方式部署 nginx服务 - 用于测试](#一、使用DaemontSet方式部署 nginx服务 - 用于测试)
- - [1.1 编写yaml文件](#1.1 编写yaml文件)
  - [1.2 创建并部署nginx服务](#1.2 创建并部署nginx服务)
  - [1.3 修改nginx默认内容](#1.3 修改nginx默认内容)
- [二、按 Service 方式进行负载](#二、按 Service 方式进行负载)
- - [2.1 ClusterIP 方式进行负载](#2.1 ClusterIP 方式进行负载)
  - [2.2 NodePort 方式进行负载](#2.2 NodePort 方式进行负载)
  - - [2.2.1 externalTrafficPolicy 对比](#2.2.1 externalTrafficPolicy 对比)
- [三、按 Ingress 方式进行负载](#三、按 Ingress 方式进行负载)
- - [3.1 编写 Ingress 规则](#3.1 编写 Ingress 规则)
  - [3.2 编写 nginx svc](#3.2 编写 nginx svc)
  - [3.3 创建 Ingress 规则和 svc](#3.3 创建 Ingress 规则和 svc)
  - [3.4 检查 pod 和 svc是否创建成功](#3.4 检查 pod 和 svc是否创建成功)
  - [3.5 检验是否负载成功](#3.5 检验是否负载成功)
  - - [3.5.1 页面访问](#3.5.1 页面访问)
    - [3.5.2 脚本测试负载](#3.5.2 脚本测试负载)
- [四、LoadBalancer + 云厂商 LB](#四、LoadBalancer + 云厂商 LB)
- 五、三种负载均衡方式的对比总结表

一、使用DaemontSet方式部署 nginx服务 - 用于测试

1.1 编写yaml文件

vi nginx-daemonset.yaml

yaml 复制代码

apiVersion: v1
kind: Namespace
metadata: 
  name: nginx
---
apiVersion: apps/v1
kind: DaemonSet
metadata:
  name: nginx-daemonset
  namespace: nginx
  labels:
    app: nginx
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      tolerations:           # ← 添加容忍度，如果不添加，则不会再有污点的节点上部署
        - key: node-role.kubernetes.io/master
          effect: NoSchedule
          operator: Exists
        - key: node-role.kubernetes.io/control-plane
          effect: NoSchedule
          operator: Exists
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:1.24.0
        ports:
        - containerPort: 80
        resources:         
          requests:
            cpu: "100m"
            memory: "128Mi"
          limits:
            cpu: "500m"
            memory: "256Mi"

1.2 创建并部署nginx服务

bash 复制代码

# 创建并部署nginx服务
kubectl apply -f nginx-daemonset.yaml

# 查看部署的服务状态
kubectl get ds -n nginx
kubectl get pods -n nginx -o wide

主要检查pod的运行状态和node节点就行，每个节点跑一个nginx pod；

1.3 修改nginx默认内容

修改nginx默认内容，便于区分是否进行负载；

给三个 nginx pod中的index.html添加内容，内容例如为：This is k8s-master ，内容需要和对应的节点相同，便于区分；

修改nginx pod中index.html内容

bash 复制代码

kubectl exec -n nginx nginx-daemonset-sgpzz -- sh -c 'echo "This is k8s-master" > /usr/share/nginx/html/index.html'
kubectl exec -n nginx nginx-daemonset-5chs6 -- sh -c 'echo "This is k8s-node1" > /usr/share/nginx/html/index.html'
kubectl exec -n nginx nginx-daemonset-j46k4 -- sh -c 'echo "This is k8s-node2" > /usr/share/nginx/html/index.html'

查看并确认修改成功

bash 复制代码

[root@k8s-master ~]# kubectl exec -n nginx nginx-daemonset-j46k4 -- sh -c 'cat /usr/share/nginx/html/index.html'
This is k8s-node2
[root@k8s-master ~]# kubectl exec -n nginx nginx-daemonset-5chs6 -- sh -c 'cat /usr/share/nginx/html/index.html'
This is k8s-node1
[root@k8s-master ~]# kubectl exec -n nginx nginx-daemonset-sgpzz -- sh -c 'cat /usr/share/nginx/html/index.html'
This is k8s-master

二、按 Service 方式进行负载

2.1 ClusterIP 方式进行负载

适用场景

集群内部服务互相调用

不需要外部直接访问

创建svc，vim nginx-svc.yaml

yaml 复制代码

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx-service
  namespace: nginx
spec:
  type: ClusterIP
  ports:
    - protocol: TCP
      port: 80
      targetPort: 80
  # 需和daemonset/deployment/StatefulSet写的一致
  selector:
    app: nginx
  # 负载均衡策略：None=轮询，ClientIP=会话保持
  sessionAffinity: None
  # 内部负载均衡由 kube-proxy 实现（iptables/ipvs 随机分发）

默认不写sessionAffinity: None，也会进行轮询，因为ClusterIP方式默认自带的就是None轮询；如果是使用会话保持，这个是需要加此配置的：sessionAffinity: ClientIP。
⚠：如果pod服务指定了hostNetwork: true，需要加上dnsPolicy: ClusterFirstWithHostNet，否则无法解析集群 DNS，那么根据域名就找不到此服务进行负载；

创建并运行svc

bash 复制代码

# 创建并运行svc
kubectl apply -f nginx-svc.yaml
# 检查svc运行是否正常
kubectl get svc -n nginx

使用dns域名或svc ip进行测试

注意：

使用的ClusterIP模式，仅支持k8s集群內部访问；

使用dns访问需提前安装CoreDNS，如果没有安装，可参考：K8S 部署 CoreDNS 之 DNS 域名获取

先查看后端Pod IP:Port 列表，对比ENDPOINTS和pod 的ip是否一致，如果少一个、多个或没有则是Service selector 标签不匹配，或Pod未就绪问题；

bash 复制代码

kubectl get endpoints -n nginx nginx-service

进入任意一个pod，执行如下命令：

bash 复制代码

# svc ip方式
kubectl exec -n nginx nginx-daemonset-5chs6 -- sh -c 'curl -s http://10.0.0.6'

# 域名方式
kubectl exec -n nginx nginx-daemonset-5chs6 -- sh -c 'curl -s http://nginx-service.nginx.svc.cluster.local'

或可以使用脚本来循环跑一下，看看走的哪个节点的nginx

bash 复制代码

# svc ip方式
for i in {1..10}; do
  kubectl exec -n nginx nginx-daemonset-5chs6 -- sh -c 'curl -s http://10.0.0.6'
done

# 域名方式
for i in {1..10}; do
  kubectl exec -n nginx nginx-daemonset-5chs6 -- sh -c 'curl -s http://nginx-service.nginx.svc.cluster.local'
done

这样就可以清晰的看到请求到哪个节点上了；

2.2 NodePort 方式进行负载

适用场景：需要从集群外部访问

创建svc，vim nginx-svc.yaml

yaml 复制代码

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx-service
  namespace: nginx
spec:
  type: NodePort
  ports:
    - protocol: TCP
      port: 80
      targetPort: 80
      # 端口需在30000-32767
      nodePort: 30800
  selector:
    app: nginx              # 匹配 DaemonSet 的 Pod 标签
  externalTrafficPolicy: Cluster
  # Cluster: 全集群负载均衡（可能跨节点转发）
  # Local: 仅转发到本节点 Pod（性能更好，但可能不均）

默认不写externalTrafficPolicy: Cluster，也会进行轮询，因为NodePort方式默认自带的就是Cluster轮询；如果是使用本节点转发，这个是需要加此配置的：externalTrafficPolicy: Local。

创建并运行svc

bash 复制代码

# 创建并运行svc
kubectl apply -f nginx-svc.yaml
# 检查svc运行是否正常
kubectl get svc -n nginx

访问ip端口进行测试（页面或服务器访问测试都行）

bash 复制代码

for i in {1..10}; do
  kubectl exec -n nginx nginx-daemonset-lbx9p -- sh -c 'curl -s 172.16.11.230:30800'
done

这样就可以清晰的看到请求到哪个节点上了；

2.2.1 externalTrafficPolicy 对比

策略	流量分配	源 IP 保留	适用场景
Cluster	全集群 Pod 均匀分配	❌ SNAT 后丢失	需要均匀负载均衡
Local	仅本节点 Pod	✅ 保留真实 IP	需要获取客户端 IP，接收可能不均

三、按 Ingress 方式进行负载

前提：需部署Ingress Controller，如果没部署的，可参考：K8s 之 Ingress 及 Ingress Controller
适用场景：

基于域名/路径路由

需要 SSL 终止、限流、重写等高级功能

3.1 编写 Ingress 规则

vi nginx-ingress.yaml

bash 复制代码

apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: Ingress
metadata:
  name: nginx
  namespace: nginx
spec:
  ingressClassName: nginx    # 对应你安装的 Controller
  # 比如现在安装的是nginx-ingress-controller，可以使用"kubectl get ingressclass"命令查看
  rules:
  - http:
      paths:
      - path: /
        pathType: Prefix
        backend:
          service:
            name: nginx-service   # 指向你的后端 Service
            port:
              number: 80		# Service 的端口

3.2 编写 nginx svc

vi nginx-svc.yaml

bash 复制代码

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx-service        # ← Ingress 里写的名字
  namespace: nginx        # ← 必须和 Ingress 同一命名空间
spec:
  selector:
    app: nginx              # ← 匹配 Deployment 的 Pod 标签
  ports:
  - port: 80                # ← Ingress 里写的端口
    targetPort: 80          # ← 容器实际端口（对应 containerPort）

3.3 创建 Ingress 规则和 svc

bash 复制代码

kubectl apply -f nginx-ingress.yaml
kubectl apply -f nginx-svc.yaml

3.4 检查 pod 和 svc是否创建成功

bash 复制代码

# 查看nginx daemonset状态
kubectl get ds -n nginx
# 查看nginx pod的状态
kubectl get pods -n nginx 
# 查看nginx service的状态
kubectl get svc -n nginx

3.5 检验是否负载成功

3.5.1 页面访问

使用节点任意IP+ingress-nginx-controller访问端口访问页面：http://172.16.11.230:32465、https://172.16.11.231:32483，可以访问到This is k8s-master这种就算成功，访问不止有This is k8s-master算是负载成功；

3.5.2 脚本测试负载

bash 复制代码

# 本机测试
for i in {1..10};do curl 127.0.0.1:32465; done

# 集群任意IP访问测试
for i in {1..10};do curl 172.16.11.230:32465; done

# 集群任意IP访问测试 - https
for i in {1..10};do curl -k https://172.16.11.230:32483; done

四、LoadBalancer + 云厂商 LB

由于没有云服务器测试条件，暂无法进行测试，如果有测试过的，可分享出来，我将添加到其中，同时也感谢您的支持！！！

五、三种负载均衡方式的对比总结表

方式	访问范围	端口范围	适用场景	是否需Controller
ClusterIP	集群内部	任意	服务间调用	否
NodePort	外部访问	30000-32767	测试/小规模暴露	否
Ingress	外部访问	80/443（通过Controller）	生产环境、域名路由	是（需部署）