Bilanciamento del carico nativo del container

Questa pagina spiega cos'è il bilanciamento del carico nativo del container in Google Kubernetes Engine (GKE). Il bilanciamento del carico nativo del container consente a diversi tipi di bilanciatori del carico di scegliere come target i pod direttamente e di distribuire il traffico ai pod in modo uniforme.

Architettura di bilanciamento del carico nativo del container

Il bilanciamento del carico nativo del container utilizza GCE_VM_IP_PORT gruppi di endpoint di rete (NEG). Gli endpoint del NEG sono indirizzi IP dei pod.

Il bilanciamento del carico nativo del container viene sempre utilizzato per il traffico GKE interno in entrata ed è facoltativo per quelli esterni. Il controller Ingress crea il bilanciatore del carico, inclusi indirizzo IP virtuale, regole di forwarding, controlli di integrità e regole firewall.

Per scoprire come utilizzare il bilanciamento del carico nativo del container con Ingress, consulta Bilanciamento del carico nativo del container tramite Ingress.

Per una maggiore flessibilità, puoi anche creare NEG autonomi. In questo caso, sei responsabile della creazione e della gestione di tutti gli aspetti del bilanciatore del carico.

Vantaggi del bilanciamento del carico nativo del container

Il bilanciamento del carico nativo del container offre i seguenti vantaggi:

I pod sono oggetti fondamentali per il bilanciamento del carico
kube-proxy configura le regole iptables dei nodi per distribuire il traffico ai pod. Senza il bilanciamento del carico nativo del container, il traffico del bilanciatore del carico si sposta nei gruppi di istanze dei nodi e viene instradato tramite le regole iptables ai pod che potrebbero trovarsi o meno nello stesso nodo. Con il bilanciamento del carico nativo del container, il traffico del bilanciatore del carico viene distribuito direttamente ai pod che devono riceverlo, eliminando l'hop di rete aggiuntivo. Il bilanciamento del carico nativo del container migliora anche il controllo di integrità poiché ha come target direttamente i pod.

Confronto del comportamento predefinito (a sinistra) con il comportamento del bilanciatore del carico nativo del container.
Migliori prestazioni di rete
Poiché il bilanciatore del carico nativo del container comunica direttamente con i pod e le connessioni hanno meno hop di rete, sia la latenza che la velocità effettiva sono migliorate.
Migliore visibilità
Con il bilanciamento del carico nativo del container, hai visibilità sulla latenza dall'Application Load Balancer ai pod. È visibile la latenza dal bilanciatore del carico delle applicazioni a ogni pod, che sono state aggregate con il bilanciamento del carico nativo del container basato su IP dei nodi. Ciò semplifica la risoluzione dei problemi dei servizi a livello di NEG.
Supporto per funzionalità di bilanciamento del carico avanzate
Il bilanciamento del carico nativo del container in GKE supporta diverse funzionalità degli Application Load Balancer esterni, come l'integrazione con servizi Google Cloud come Google Cloud Armor, Cloud CDN e Identity-Aware Proxy. Offre anche algoritmi di bilanciamento del carico per una distribuzione accurata del traffico.
Supporto per Traffic Director
Il modello dei dati NEG è necessario per utilizzare Traffic Director, il piano di controllo del traffico completamente gestito di Google Cloud per il mesh di servizi.

Preparazione pod

Per i pod pertinenti, il controller Ingress corrispondente gestisce un gate di idoneità di tipo cloud.google.com/load-balancer-neg-ready. Il controller Ingress esegue il polling dello stato del controllo di integrità del bilanciatore del carico, che include l'integrità di tutti gli endpoint nel NEG. Quando lo stato del controllo di integrità del bilanciatore del carico indica che l'endpoint corrispondente a un determinato pod è integro, il controller Ingress imposta il valore della porta di idoneità del pod su True. Il kubelet in esecuzione su ciascun nodo calcola l'idoneità effettiva del pod, prendendo in considerazione sia il valore di questo gate di idoneità che, se definito, il probe di idoneità del pod.

Le porte di idoneità dei pod vengono abilitate automaticamente quando viene utilizzato il bilanciamento del carico nativo del container tramite Ingress.

I limiti di idoneità controllano la frequenza di un aggiornamento in sequenza. Quando avvii un aggiornamento in sequenza, quando GKE crea nuovi pod, un endpoint per ogni nuovo pod viene aggiunto a un NEG. Quando l'endpoint è integro dal punto di vista del bilanciatore del carico, il controller Ingress imposta il gate di idoneità su True. Un pod appena creato deve superare almeno il proprio limite di idoneità prima che GKE rimuova un pod precedente. Ciò garantisce che l'endpoint corrispondente per il pod abbia già superato il controllo di integrità del bilanciatore del carico e che venga mantenuta la capacità del backend.

Se il gate di idoneità di un pod non indica mai che il pod è pronto, a causa di un'immagine container non valida o di un controllo di integrità del bilanciatore del carico configurato in modo errato, il bilanciatore del carico non indirizzerà il traffico al nuovo pod. Se questo errore si verifica durante l'implementazione di un deployment aggiornato, l'implementazione si blocca dopo aver tentato di creare un nuovo pod perché il gateway di idoneità del pod non è mai True. Per informazioni su come rilevare e risolvere questa situazione, consulta la sezione relativa alla risoluzione dei problemi.

Senza il bilanciamento del carico nativo del container e le porte di idoneità, GKE non è in grado di rilevare se gli endpoint di un bilanciatore del carico sono integri prima di contrassegnare i pod come pronti. Nelle versioni precedenti di Kubernetes, puoi controllare la frequenza con cui i pod vengono rimossi e sostituiti specificando un periodo di ritardo (minReadySeconds nella specifica del deployment).

GKE imposta il valore di cloud.google.com/load-balancer-neg-ready per un pod su True se viene soddisfatta una delle seguenti condizioni:

  • Nessuno degli indirizzi IP del pod è endpoint in un NEG GCE_VM_IP_PORT gestito dal piano di controllo GKE.
  • Uno o più indirizzi IP del pod sono endpoint in un NEG GCE_VM_IP_PORT gestito dal piano di controllo GKE. Il NEG è collegato a un servizio di backend. Il servizio di backend ha superato il controllo di integrità del bilanciatore del carico.
  • Uno o più indirizzi IP del pod sono endpoint in un NEG GCE_VM_IP_PORT gestito dal piano di controllo GKE. Il NEG è collegato a un servizio di backend. Il controllo di integrità del bilanciatore del carico per il timeout del servizio di backend.
  • Uno o più indirizzi IP del pod sono endpoint in uno o più NEG GCE_VM_IP_PORT. Nessuno dei NEG è collegato a un servizio di backend. Non sono disponibili dati sul controllo di integrità del bilanciatore del carico.

Affinità sessione

Il bilanciamento del carico nativo del container supporta l'affinità sessione basata su pod.

Requisiti per l'utilizzo del bilanciamento del carico nativo del container

I bilanciatori del carico nativi del container tramite Ingress su GKE hanno i seguenti requisiti:

  • Il cluster deve essere nativo di una rete VPC.
  • Nel cluster deve essere abilitato il componente aggiuntivo HttpLoadBalancing. Il componente aggiuntivo HttpLoadBalancing è abilitato per impostazione predefinita nei cluster GKE; non devi disabilitarlo.

Limitazioni per i bilanciatori del carico nativi del container

I bilanciatori del carico nativi del container tramite Ingress su GKE hanno le seguenti limitazioni:

  • Non supportano i bilanciatori del carico di rete passthrough esterni.
  • Non devi modificare o aggiornare manualmente la configurazione del bilanciatore del carico delle applicazioni creato da GKE. Tutte le modifiche che apporti vengono sovrascritte da GKE.

Prezzi per i bilanciatori del carico nativi del container

Ti viene addebitato il bilanciatore del carico delle applicazioni di cui è stato eseguito il provisioning dall'oggetto Ingress che crei in questa guida. Per informazioni sui prezzi del bilanciatore del carico, consulta Bilanciamento del carico e regole di forwarding nella pagina dei prezzi di VPC.

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