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Bilanciamento del carico in bundle con MetalLB

Questo documento mostra come configurare Google Distributed Cloud per utilizzare il bilanciamento del carico in bundle con il bilanciatore del carico MetalLB.

In Google Distributed Cloud, MetalLB viene eseguito in modalità di livello 2.

Esempio di configurazione MetalLB

Ecco un esempio di configurazione per i cluster che eseguono il bilanciatore del carico MetalLB:

Configurazione del bilanciatore del carico MetalLB. — Configurazione del bilanciatore del carico MetalLB

Il diagramma precedente mostra un deployment MetalLB. MetalLB viene eseguito direttamente sui nodi cluster. In questo esempio, il cluster di amministrazione e il cluster utente si trovano su due VLAN separate e ogni cluster si trova in una subnet separata:

Cluster	Subnet
Cluster di amministrazione	172.16.20.0/24
Cluster utente	172.16.40.0/24

admin-cluster.yaml

La parte seguente di un file di configurazione di un cluster di amministrazione mostra la configurazione illustrata nel diagramma precedente di:

Piano di controllo per l'alta disponibilità
Bilanciatore del carico MetalLB
VIP su MetalLB per il server API Kubernetes del cluster di amministrazione

network:
  ...
  controlPlaneIPBlock:
    netmask: "255.255.255.0"
    gateway: "172.16.20.1"
    ips:
    - ip: "172.16.20.50"
      hostname: "admin-cp-1"
    - ip: "172.16.20.51"
      hostname: "admin-cp-2"
    - ip: "172.16.20.52"
      hostname: "admin-cp-3"
loadBalancer:
  kind: "MetalLB"
  ...
  vips:
    controlPlaneVIP: "172.16.20.100"
...
adminMaster:
  cpus: 4
  memoryMB: 16384
  replicas: 3

user-cluster.yaml

La parte seguente di un file di configurazione del cluster utente mostra la configurazione di:

Pool di indirizzi che il controller MetalLB può scegliere e assegnare ai servizi di tipo LoadBalancer. Il VIP in entrata si trova in questo pool.
VIP designato per il server API Kubernetes del cluster utente e VIP in entrata che hai scelto di configurare per il proxy in entrata.
Un pool di nodi abilitato per l'utilizzo di MetalLB. Verrà eseguito il deployment di MetalLB sui nodi in questo pool di nodi.

enableControlplaneV2: true
...
network:
  hostConfig:
  ...

  ipMode:
    type: "static"
    ipBlockFilePath: "config-folder/user-cluster-ipblock.yaml"
...
  controlPlaneIPBlock:
    netmask: "255.255.255.0"
    gateway: "172.16.40.1"
    ips:
    - ip: "172.16.40.21"
      hostname: "user-cp"
loadBalancer:
  kind: MetalLB
  metalLB:
    addressPools:
    - name: "address-pool-1"
      addresses:
      - "172.16.40.101-172.16.40.112
      avoidBuggyIPs: true
  ...

  vips:
    controlPlaneVIP: "172.16.20.100"
    ingressVIP: "172.16.40.101"
...
nodePools:
- name: "node-pool-1"
  cpus: 4
  memoryMB: 8192
  replicas: 3
  enableLoadBalancer: true

La configurazione nell'esempio precedente specifica un insieme di indirizzi disponibili per i servizi. Quando uno sviluppatore di applicazioni crea un servizio di tipo LoadBalancer nel cluster utente, il controller MetalLB sceglierà un indirizzo IP da questo pool.

user-cluster-ipblock.yaml

L'esempio di file di blocco IP seguente mostra la designazione degli indirizzi IP per i nodi worker nel cluster utente. Ciò include un indirizzo IP aggiuntivo da utilizzare durante gli upgrade, gli aggiornamenti e la riparazione automatica del cluster.

blocks:
- netmask: "255.255.255.0"
  gateway: "17.16.40.1"
  ips:
  - ip: 172.16.40.22
    hostname: user-vm-1
  - ip: 172.16.40.23
    hostname: user-vm-2
  - ip: 172.16.40.24
    hostname: user-vm-3
  - ip: 172.16.40.25
    hostname: user-vm-4
  - ip: 172.16.40.26
    hostname: user-vm-5
  - ip: 172.16.40.27
    hostname: user-vm-6

Configura MetalLB

Apri porte firewall

MetalLB utilizza la libreria Go membro per le elezioni dei leader. La libreria memberlist utilizza la porta TCP 7946 e la porta UDP 7946 per lo scambio di informazioni. Assicurati che queste porte siano accessibili per il traffico in entrata e in uscita su tutti i nodi del bilanciatore del carico.

Abilita MetalLB per un nuovo cluster di amministrazione

Nel file di configurazione del cluster di amministrazione, imposta loadBalancer.kind su "MetalLB".

loadBalancer:
  kind: "MetalLB"

Compila il resto del file di configurazione del cluster di amministrazione e crea il cluster di amministrazione come descritto in Creare un cluster di amministrazione.

Specifica i pool di indirizzi

Il controller MetalLB gestisce gli indirizzi IP per i servizi. Pertanto, quando uno sviluppatore di applicazioni crea un servizio di tipo LoadBalancer in un cluster utente, non deve specificare manualmente un indirizzo IP per il servizio. Al contrario, il controller MetalLB sceglie un indirizzo IP da un pool di indirizzi specificato al momento della creazione del cluster.

Pensa a quanti servizi di tipo LoadBalancer potrebbero essere attivi nel tuo cluster utente in un determinato momento. Quindi, nella sezione loadBalancer.metalLB.addressPools del file di configurazione del cluster utente, specifica un numero sufficiente di indirizzi IP per ospitare quei servizi.

Il VIP in entrata per il cluster utente deve essere tra gli indirizzi specificati in un pool di indirizzi. Questo perché il proxy in entrata è esposto da un servizio di tipo LoadBalancer.

Se gli sviluppatori delle tue applicazioni non hanno bisogno di creare servizi di tipo LoadBalancer, non devi specificare alcun indirizzo diverso dal VIP in entrata.

Gli indirizzi devono essere in formato CIDR o intervallo. Se vuoi specificare un singolo indirizzo, utilizza un CIDR /32. Ad esempio:

addresses:
  - "192.0.2.0/26"
  - "192.0.2.64-192.0.2.72"
  - "192.0.2.75/32

Se devi modificare gli indirizzi in un pool dopo la creazione del cluster, puoi utilizzare gkectl update cluster. Per maggiori informazioni, consulta Aggiornamento di MetalLB.

Abilita MetalLB per un nuovo cluster utente

Nel file di configurazione del cluster utente:

Imposta loadBalancer.kind su "MetalLB".
Specifica uno o più pool di indirizzi per i servizi. Il VIP in entrata deve trovarsi in uno di questi pool.
Imposta enableLoadBalancer su true per almeno un pool di nodi nel tuo cluster.

Compila il resto del file di configurazione del cluster utente e crea il cluster utente come descritto in Creare un cluster utente.

Assegnazione manuale degli indirizzi di emergenza

Se non vuoi che il controller MetalLB assegni automaticamente gli indirizzi IP di un determinato pool ai servizi, imposta il campo manualAssign del pool su true. Quindi uno sviluppatore può creare un servizio di tipo LoadBalancer e specificare manualmente uno degli indirizzi dal pool. Ad esempio:

loadBalancer:
  metalLB:
    addressPools:
    - name: "my-address-pool-2"
      addresses:
      - "192.0.2.73-192.0.2.80"
      manualAssign: true

Evitare gli indirizzi IP infetti

Se imposti il campo avoidBuggyIPs di un pool di indirizzi su true, il controller MetalLB non utilizzerà indirizzi del pool che terminano con .0 o .255. In questo modo si evita il problema dei dispositivi dei consumatori con errori che rilasciano erroneamente il traffico inviato a quegli indirizzi IP speciali. Ad esempio:

loadBalancer:
  metalLB:
    addressPools:
    - name: "my-address-pool-1"
      addresses:
      - "192.0.2.0/24"
      avoidBuggyIPs: true

Crea un servizio di tipo LoadBalancer

Ecco due manifest: uno per un deployment e uno per un Service.

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: my-deployment
spec:
  selector:
    matchLabels:
      greeting: hello
  replicas: 3
  template:
    metadata:
      labels:
        greeting: hello
    spec:
      containers:
      - name: hello
        image: gcr.io/google-samples/hello-app:2.0
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: my-service
spec:
  type: LoadBalancer
  selector:
    greeting: hello
  ports:
  - name: metal-lb-example-port
    protocol: TCP
    port: 60000
    targetPort: 8080

Tieni presente che il manifest del servizio non specifica un indirizzo IP esterno. Il controller MetalLB sceglierà un indirizzo IP esterno dal pool di indirizzi specificato nel file di configurazione del cluster utente.

Salva i manifest in un file denominato my-dep-svc.yaml. Quindi crea gli oggetti Deployment e Service:

kubectl --kubeconfig USER_CLUSTER_KUBECONFIG apply -f my-dep-svc.yaml

Visualizza il servizio:

kubectl --kubeconfig USER_CLUSTER_KUBECONIFG get service my-service --output wide

L'output mostra l'indirizzo IP esterno assegnato automaticamente al servizio. Ad esempio:

NAME         TYPE           CLUSTER-IP    EXTERNAL-IP   PORT(S)           AGE   SELECTOR
my-service   LoadBalancer   10.96.2.166   192.0.2.2   60000:31914/TCP   28s

Verifica che l'indirizzo IP esterno assegnato sia stato preso dal pool di indirizzi specificato nel file di configurazione del cluster utente. Ad esempio, 192.0.2.2 si trova in questo pool di indirizzi:

metalLB:
  addressPools:
  - name: "address-pool-1"
    addresses:
     - "192.0.2.0/24"
     - "198.51.100.1-198.51.100.3"

Chiama il servizio:

curl EXTERNAL_IP_ADDRESS:60000

L'output visualizza un messaggio Hello, world!:

Hello, world!
Version: 2.0.0

Aggiorna MetalLB

Dopo aver creato il cluster, puoi aggiornare i pool di indirizzi MetalLB e il campo enableLoadBalancer nei pool di nodi. Apporta le modifiche desiderate nel file di configurazione del cluster utente, quindi chiama gkectl update cluster:

gkectl update cluster --kubeconfig ADMIN_CLUSTER_KUBECONIFG --config USER_CLUSTER_CONFIG

Pod MetalLB e ConfigMap

Il controller MetalLB viene eseguito come Deployment e l'altoparlante MetalLB viene eseguito come DaemonSet su nodi in pool che hanno enableLoadBalancer impostato su true. Il controller MetalLB gestisce gli indirizzi IP assegnati ai servizi. Lo speaker MetalLB prende le elezioni dei leader e annuncia i VIP del servizio.

Visualizza tutti i pod MetalLB:

kubectl --kubeconfig USER_CLUSTER_KUBECONIFG get pods --namespace kube-system --selector app=metallb

Puoi utilizzare i log dei pod MetalLB per la risoluzione dei problemi.

La configurazione MetalLB viene archiviata in un ConfigMap in un formato noto da MetalLB. Non modificare direttamente il ConfigMap. Utilizza invece gkectl update cluster come descritto in precedenza. Per visualizzare il ConfigMap per la risoluzione dei problemi:

kubectl --kubeconfig USER_CLUSTER_KUBECONIFG get configmap metallb-config --namespace kube-system

Vantaggi dell'utilizzo di MetalLB

MetalLB viene eseguito direttamente sui nodi del cluster, quindi non richiede VM aggiuntive.
Il controller MetalLB gestisce gli indirizzi IP per i servizi, quindi non devi scegliere manualmente un indirizzo IP per ogni servizio.
Le istanze attive di MetalLB per diversi servizi possono essere eseguite su nodi diversi.
Puoi condividere un indirizzo IP tra diversi servizi.

MetalLB rispetto a F5 BIG-IP e Seesaw

I VIP devono trovarsi nella stessa subnet dei nodi del cluster. Questo è anche un requisito per Seesaw, ma non per F5 BIG-IP.
Non sono presenti metriche per il traffico.
Non è previsto alcun failover hitless. Le connessioni esistenti vengono reimpostate durante il failover.
Il traffico esterno ai pod di un determinato servizio passa attraverso un singolo nodo che esegue l'altoparlante MetalLB. Ciò significa che l'indirizzo IP del client di solito non è visibile ai container in esecuzione nel pod.