ロードバランシング転送モードを構成する

このドキュメントでは、ロードバランシング用の 2 つの Dataplane V2 転送モードと、Google Distributed Cloud に対してそれらを有効にする方法について説明します。Dataplane V2 では、ロードバランシング用の次の 2 つの転送モードがサポートされています。

送信元ネットワークアドレス変換（SNAT）
Direct Server Return（DSR）

ロードバランシングの転送モードは、クラスタの作成時にのみ構成できます。

SNAT ロードバランシング

送信元ネットワークアドレス変換（SNAT）は、Dataplane V2 ロードバランシングのデフォルトの転送モードです。しかし、SNAT モードでは、クライアント IP アドレスがバックエンド Pod に対して保持されません。クライアントからのパケットは、ロードバランサノードに到達すると、変換され、バックエンド Pod がある宛先のワーカーノードに転送されます。バックエンド Pod は、リクエストが、クライアントの場所からではなく、ロードバランサノードから送信されていることを認識します。その結果、応答はロードバランサノードに返され、逆変換されてクライアントに送り返されます。

SNAT のパケットフロー

Dataplane V2 ロードバランシングの SNAT 転送モードでは、外部クライアントからバックエンド Pod へのパケットフローが次のようになります。

LoadBalancer タイプの Service がロードバランサノードに割り当てられ、その IP アドレス 172.16.20.16 がノードで実行されている MetalLB スピーカーによってアドバタイズされます。
Dataplane V2 は、SNAT を使用して送信元 IP アドレスとポートを <LB_NODE_IP>:52000 に変換し、パケットをワーカーノードに転送します。
レスポンスはロードバランサノードに返送され、宛先アドレスが逆変換されます。

次の図では、SNAT モードのパケットフローを示します。

SNAT モードでの Dataplane V2 ロードバランシングのパケットフロー

DSR ロードバランシング

Direct Server Return（DSR）は、SNAT ロードバランシングの問題を解決します。DSR モードでは、ロードバランサノードが IP オプションを使用してクライアントの送信元アドレスを保存します。ワーカーノードは、元のパケットを復元し、バックエンド Pod に転送できます。バックエンド Pod は、ロードバランサノードの IP アドレスではなく、クライアント IP アドレスからパケットが送信されていることを認識できます。その結果、戻りのパケットは、ロードバランサノードに戻されるのではなく、直接クライアント IP アドレスに返されます。

このモードでは、クライアント IP アドレスの公開設定の問題が解決されるだけでなく、ロードバランサノードの帯域幅も節約されます。戻りトラフィックがロードバランサノードを通過する必要がなく、ロードバランサノードが接続トラッキングを行う必要もなくなります。この方法は、メモリを節約し転送ポートを解放します。非対称ワークロード（ダウンロードトラフィックがリクエストトラフィックよりもはるかに多い）の場合、DSR フローによって帯域幅が大幅に削減されます。

DSR のパケットフロー

Dataplane V2 ロードバランシングの DSR 転送モードでは、外部クライアントからバックエンド Pod へのパケットフローが次のようになります。

LoadBalancer タイプの Service がロードバランサノードに割り当てられ、その IP アドレス 172.16.20.16 がノードで実行されている MetalLB スピーカーによってアドバタイズされます。
Dataplane V2 はパケットをワーカーノードに転送し、IP オプションを使用して元のクライアントの送信元 IP アドレスとポートを保存します。
ワーカーノードの Dataplane V2 は、パケットをバックエンド Pod に転送します。
バックエンド Pod が送信元 IP アドレスとポートを復元し、クライアントに応答します。

次の図では、DSR モードのパケットフローを示します。

SNAT モードでの Dataplane V2 ロードバランシングのパケットフロー

DSR モードを有効にする

DSR モードを有効にするには、クラスタ構成ファイルに spec.clusterNetwork.forwardMode フィールドを追加し、dsr に設定します。前述のとおり、デフォルトでは、SNAT モードが有効になっています。forwardMode を snat に設定することで、SNAT モードを明示的に指定できます。Dataplane V2 ロードバランシングの転送モードは、クラスタ作成時にのみ構成できます。

apiVersion: baremetal.cluster.gke.io/v1
kind: Cluster
metadata:
  name: lb-mode
  namespace: cluster-lb-mode
  ...
spec:

  clusterNetwork:
    forwardMode: dsr # valid options are dsr or snat
    pods:
      cidrBlocks:
      - 192.168.0.0/16
    services:
      cidrBlocks:
      - 10.96.0.0/20
...

この forwardMode 値をクラスタの作成後に変更することはできません。クラスタを作成する前に、必要なオプションが構成されていることを確認してください。

ロード バランシング転送モードを構成する

SNAT ロード バランシング