Google Cloud 内部 TCP/UDP 负载平衡是一种基于 Andromeda 网络虚拟化堆栈构建的区域性负载平衡器。
内部 TCP/UDP 负载平衡在 Virtual Private Cloud (VPC) 网络中同一区域内的内部虚拟机 (VM) 实例之间分配流量。它可让您在只能由位于同一 VPC 网络中的系统或连接到 VPC 网络的系统访问的内部 IP 地址后面运行和扩缩服务。
内部 TCP/UDP 负载平衡服务有一个前端（转发规则）和一个后端（后端服务）。您可以将实例组或 GCE_VM_IP 地区 NEG 用作后端服务的后端。此示例显示实例组后端。
如需了解各种 Google Cloud 负载平衡器之间的具体区别，请参阅以下文档：
使用场景
在以下情况下可使用内部 TCP/UDP 负载平衡：
- 您需要为 TCP 或 UDP 流量实现高性能直通式第 4 层负载平衡器。
如果通过 TLS (SSL) 处理流量，则后端可以终止 SSL 流量，而不是负载平衡器。内部 TCP/UDP 负载平衡器无法终止 SSL 流量。
您需要转发未被代理的原始数据包。 例如，如果您需要保留客户端来源 IP 地址。
您的现有设置使用直通式负载平衡器，您希望原封不动地将它迁移。
内部 TCP/UDP 负载平衡器适用于许多使用场景。本部分提供了几个概要示例。
访问示例
您可以从使用以下功能连接的网络访问 VPC 网络中的内部 TCP/UDP 负载平衡器：
- VPC 网络对等互连
- Cloud VPN 和 Cloud Interconnect
如需详细示例，请参阅内部 TCP/UDP 负载平衡和连接的网络。
三层 Web 服务示例
您可以将内部 TCP/UDP 负载平衡与其他负载平衡器结合使用。例如，如果您合并了外部 HTTP(S) 负载平衡器，则外部 HTTP(S) 负载平衡器就是 Web 层，且依赖于内部 TCP/UDP 负载平衡器背后的服务。
下图描述了使用外部 HTTP(S) 负载平衡器和内部 TCP/UDP 负载平衡器的三层配置示例：
启用全球访问权限的三层 Web 服务示例
如果您启用全球访问权限，您的 Web 层虚拟机可以位于其他地区中，如下图所示。
此多层应用示例会显示以下内容：
- 面向互联网的全球可用 Web 层，可通过 HTTP(S) 负载平衡进行流量负载平衡。
us-east1地区中的内部后端负载平衡数据库层，可通过全球 Web 层访问。europe-west1地区中属于 Web 层的客户端虚拟机，可访问位于us-east1中的内部负载平衡数据库层。
将内部 TCP/UDP 负载平衡器用作下一个跃点
您可以将内部 TCP/UDP 负载平衡器用作数据包沿其通往最终目的地的路径转发到的下一个网关。为此，您需要将该负载平衡器设置为自定义静态路由中的下一个跃点。
无论协议（TCP、UDP 或 ICMP）如何，部署为自定义路由中下一个跃点的内部 TCP/UDP 负载平衡器都会处理所有流量）。
下面是一个使用内部 TCP/UDP 负载平衡器作为 NAT 网关的下一个跃点的示例架构。您可以通过内部 TCP/UDP 负载平衡器将流量路由到防火墙或网关虚拟设备后端。
其他使用场景包括：
- 中心辐射型拓扑：使用 VPC 网络对等互连来交换下一个跃点路由 - 您可以使用位于
hubVPC 中的下一个跃点防火墙虚拟设备配置中心辐射型拓扑。使用负载平衡器作为hubVPC 网络中的下一个跃点的路由可以在每个spoke网络中使用。 - 将负载平衡到在后端虚拟机上的多个 NIC。
如需详细了解这些使用场景，请参阅作为下一个跃点的内部 TCP/UDP 负载平衡器。
GKE 应用的负载平衡
如果要在 GKE 中构建应用，我们建议您使用内置的 GKE 服务控制器，该控制器代表 GKE 用户部署 Google Cloud 负载平衡器。它与本页上介绍的独立负载平衡基础架构相同，只不过它的生命周期由 GKE 完全自动化并进行控制。
相关 GKE 文档：
内部 TCP/UDP 负载平衡的工作原理
内部 TCP/UDP 负载平衡器具有以下特征：
- 是代管式服务。
- 不是代理。
- 是在虚拟网络中实现的。
与代理负载平衡器不同，内部 TCP/UDP 负载平衡器不会终止来自客户端的连接，然后打开到后端的新连接。相反，内部 TCP/UDP 负载平衡器会将原始连接直接从客户端路由到运行状况良好的后端，而没有任何中断。
- 没有中间设备或单点故障。
- 客户端向负载平衡器的 IP 地址发出的请求会直接转到运行状况良好的后端虚拟机。
- 来自运行状况良好的后端虚拟机的响应直接发送到客户端，而不是通过负载平衡器返回。TCP 响应使用直接服务器返回功能。如需了解详情，请参阅 TCP 和 UDP 请求与返回数据包。
负载平衡器使用运行状况检查探测功能来监控虚拟机的运行状况。如需了解详情，请参阅运行状况检查部分。
Google Cloud Linux 客机环境、Windows 客机环境或等效进程将每个后端虚拟机配置成使用负载平衡器的 IP 地址。对于通过 Google Cloud 映像创建的虚拟机，客机代理（以前称为 Windows 客机环境或 Linux 客机环境）会安装负载平衡器的 IP 地址的本地路由。基于 Container-Optimized OS 的 Google Kubernetes Engine 实例改用 iptables 来实现此功能。
Google Cloud 虚拟网络可管理流量传输，并根据需要扩缩。
协议、方案和范围
每个内部 TCP/UDP 负载平衡器都支持：
- 一个具有负载平衡方案
INTERNAL和 TCP 或 UDP 协议（但不是两者）的后端服务 - 指定为以下任一形式的后端虚拟机：
- 位于一个区域和 VPC 网络中的代管式实例组和非代管式实例组或
- 后端可用区级网络端点组 (NEG)（具有
GCE_VM_IP类型端点），位于同一区域和 VPC 网络中。NEG 中的端点必须是 NEG 所使用同一子网和可用区中的主要内部 IP 地址。
- 一条或多条转发规则，每条规则使用 TCP 或 UDP 协议，与后端服务的协议匹配
- 具有自己的唯一 IP 地址的每条转发规则或具有相同公共 IP 地址的多条转发规则
- 最多包含五个端口或所有端口的每条转发规则
- 任何地区中的客户端（如果启用了全球访问权限）
- 与负载平衡器位于同一地区的客户端（如果停用全球访问权限）
内部 TCP/UDP 负载平衡器不支持：
- 多个地区中的后端虚拟机
- 平衡源自互联网的流量（除非您将内部 TCP/UDP 负载平衡器与外部负载平衡器配合使用）
客户端访问
客户端虚拟机必须位于内部 TCP/UDP 负载平衡器所在的网络中，或者位于使用 VPC 网络对等互连连接的 VPC 网络中。您可以启用全球访问权限，允许来自任何区域的客户端虚拟机实例访问您的内部 TCP/UDP 负载平衡器。
下表汇总了客户端访问。
| 在停用全球访问权限的情况下 | 在启用全球访问权限的情况下 |
|---|---|
| 客户端必须位于负载平衡器所在的地区中。客户端还必须位于负载平衡器所在的 VPC 网络中，或者位于使用 VPC 网络对等互连连接到负载平衡器 VPC 网络的 VPC 网络中。 | 客户端可以位于任何地区中。客户端仍必须位于负载平衡器所在的 VPC 网络中，或者位于使用 VPC 网络对等互连连接到负载平衡器 VPC 网络的 VPC 网络中。 |
| 本地客户端可通过 Cloud VPN 隧道或互连连接 (VLAN) 访问负载平衡器。这些隧道或连接必须位于负载平衡器所在的地区中。 | 本地客户端可通过 Cloud VPN 隧道或互连连接 (VLAN) 访问负载平衡器。这些隧道或连接可以位于任何地区中。 |
请求和返回数据包的 IP 地址
当客户端系统将 TCP 或 UDP 数据包发送到内部 TCP/UDP 负载平衡器时，该数据包的来源和目标如下所示：
- 来源：客户端的主要内部 IP 地址，或来自其中一个客户端别名 IP 地址范围的 IP 地址。
- 目标：负载平衡器转发规则的 IP 地址。
因此，数据包到达了负载平衡器后端虚拟机，并使用负载平衡器本身的目标 IP 地址。这种类型的负载平衡器不是代理，这是一种正常的行为。 因此，在负载平衡器的后端虚拟机上运行的软件必须执行以下操作：
- 监听（绑定到）负载平衡器的 IP 地址或任意 IP 地址（
0.0.0.0或::） - 侦听（绑定到）负载平衡器的转发规则中包含的端口
返回数据包直接从负载平衡器的后端虚拟机发送到客户端。返回数据包的来源 IP 地址和目标 IP 地址取决于协议：
- TCP 是面向连接的，而内部 TCP/UDP 负载平衡器使用直接服务器返回功能。这意味着系统从负载平衡器转发规则的 IP 地址发送响应数据包。
- 相比之下，UDP 是无连接的。默认情况下，系统从后端实例网络接口的主要内部 IP 地址发送返回数据包。不过，您可以更改此行为。例如，如果将 UDP 服务器配置成绑定到转发规则的 IP 地址，则会导致系统从转发规则的 IP 地址发送响应数据包。
下表总结了响应数据包的来源和目标：
| 流量类型 | 来源 | 目标 |
|---|---|---|
| TCP | 负载平衡器转发规则的 IP 地址 | 请求数据包的来源 |
| UDP | 取决于 UDP 服务器软件 | 请求数据包的来源 |
架构
具有多个后端的内部 TCP/UDP 负载平衡器会在所有这些后端之间分配连接。如需了解分配方法及其配置选项，请参阅流量分配。
您可以将实例组或可用区级 NEG 用作内部 TCP/UDP 负载平衡器的后端，但不能将实例组或可用区级 NEG 组合使用：
- 如果您选择实例组，则可以使用非代管式实例组、代管式可用区级实例组、代管式区域级实例组或这些实例组类型的组合。
- 如果选择可用区级 NEG，就必须使用
GCE_VM_IP可用区级 NEG。
高可用性描述了如何设计不依赖于单个区域的内部负载平衡器。
作为内部 TCP/UDP 负载平衡器的后端虚拟机参与的实例必须运行相应的 Linux 客机环境、Windows 客机环境或提供同等功能的其他进程。此客机环境必须能够联系元数据服务器（metadata.google.internal，169.254.169.254）以读取实例元数据，以便生成本地路由以接受发送到负载平衡器内部 IP 地址的流量。
此图说明了两个单独的实例组中的虚拟机之间的流量分配情况。从客户端实例发送到负载平衡器 IP 地址 (10.10.10.9) 的流量在任一实例组中的后端虚拟机之间分配。从任意服务后端虚拟机发送的响应直接传送到客户端虚拟机。
您可以将内部 TCP/UDP 负载平衡与自定义模式或自动模式 VPC 网络结合使用。您还可以使用现有的旧式网络创建内部 TCP/UDP 负载平衡器。
内部 TCP/UDP 负载平衡器由以下 Google Cloud 组件组成。
| 组件 | 目的 | 要求 |
|---|---|---|
| 内部 IP 地址 | 这是负载平衡器的地址。 | 内部 IP 地址必须与内部转发规则位于同一子网内。子网必须位于后端服务所在的地区和 VPC 网络中。 |
| 内部转发规则 | 内部转发规则与内部 IP 地址结合后即为负载平衡器的前端。它定义负载平衡器接受的协议和端口，并将流量定向到地区内部后端服务。 | 内部 TCP/UDP 负载平衡器的转发规则必须满足以下条件： • 具有 load-balancing-scheme 类型的 INTERNAL。• 使用的 ip-protocol 为 TCP 或 UDP，其与后端服务的 protocol 匹配。• 引用的 subnet 位于后端服务所在的 VPC 网络和地区中。 |
| 地区内部后端服务 | 区域级内部后端服务定义与后端通信所采用的协议，并指定运行状况检查。后端可以是非代管式实例组、代管式可用区级实例组、代管式区域级实例组或包含 GCE_VM_IP 端点的可用区级 NEG。 |
后端服务必须满足以下条件： • 具有 INTERNAL 类型的 load-balancing-scheme。• 使用的 protocol 为 TCP 或 UDP，其与转发规则的 ip-protocol 匹配。• 进行相关的运行状况检查。 • 拥有关联的地区。转发规则和所有后端必须与后端服务位于同一区域 • 与单个 VPC 网络相关联。如果未指定，则系统将根据每个后端虚拟机的默认网络接口 ( nic0) 所使用的网络来推断网络。尽管后端服务未绑定到特定子网，但转发规则的子网必须位于后端服务所在的 VPC 网络中。 |
| 运行状况检查 | 每个后端服务都必须进行相关的运行状况检查。运行状况检查会定义参数，Google Cloud 根据这些参数确定其所管理的后端是否能够接收流量。只有运行状况良好的后端虚拟机才能接收从客户端虚拟机发送到负载平衡器 IP 地址的流量。 |
即使转发规则和后端服务可以使用 TCP 或 UDP，Google Cloud 也不会对 UDP 流量进行运行状况检查。如需了解详情，请参阅运行状况检查和 UDP 流量。 |
内部 IP 地址
内部 TCP/UDP 负载平衡使用您创建内部转发规则时所选的子网的主要 IP 地址范围中的内部 IPv4 地址。该 IP 地址不能在子网的次要 IP 地址范围中。
您可以在创建转发规则时指定内部 TCP/UDP 负载平衡器的 IP 地址。您可以选择接收临时 IP 地址或使用预留的 IP 地址。
防火墙规则
您的内部 TCP/UDP 负载平衡器需要以下防火墙规则：
- 允许来自运行状况检查范围的流量的入站流量允许规则
- 允许来自客户端内部 IP 地址的流量的入站流量允许规则
配置防火墙规则中的示例演示了如何创建这两者。
转发规则
转发规则指定负载平衡器用于接受流量的协议和端口。由于内部 TCP/UDP 负载平衡器不是代理，因此它们会将流量传递到使用相同协议和端口的后端。
内部 TCP/UDP 负载平衡器至少需要一个内部转发规则。您可以为同一负载平衡器定义多个转发规则。
转发规则必须引用负载平衡器后端组件所在的 VPC 网络和地区中的特定子网。此要求具有以下含义：
- 您为转发规则指定的子网不必与后端虚拟机使用的任何子网相同；但是，子网必须位于转发规则所在的地区中。
- 当您创建内部转发规则时，Google Cloud 会从所选子网的主要 IP 地址范围中选择一个可用的地区内部 IP 地址。或者，您也可以指定子网的主要 IP 地址范围中的内部 IP 地址。
转发规则和全球访问权限
即使启用了全球访问权限，内部 TCP/UDP 负载平衡器的转发规则也是地区规则。启用全球访问权限后，地区内部转发规则的 allowGlobalAccess 标志设为 true。
转发规则和端口指定
在创建内部转发规则时，您必须选择以下端口规范之一：
- 按编号指定 1-5 个端口。
- 指定
ALL以转发所有端口上的流量。
一个支持所有 TCP 端口或所有 UDP 端口的内部转发规则允许后端虚拟机在各自的端口上运行多个应用。发送到给定端口的流量会传送到相应的应用，并且所有应用都使用同一 IP 地址。
如果您需要转发超过五个特定端口的流量，请将防火墙规则和转发规则结合使用。创建转发规则时，请指定所有端口，然后创建仅允许流量进入所需端口的入站 allow 防火墙规则。将防火墙规则应用于后端虚拟机。
转发规则在创建后无法修改。如果您需要更改内部转发规则的指定端口或内部 IP 地址，则必须删除并重建转发规则。
单个后端服务的多个转发规则
您可以配置多个内部转发规则，这些规则全部引用相同的内部后端服务。内部 TCP/UDP 负载平衡器至少需要一个内部转发规则。
通过使用同一后端服务配置多个转发规则，您可以使用 TCP 或 UDP 执行以下操作（不能同时使用）：
为负载平衡器分配多个 IP 地址。您可以创建多条转发规则，每条转发规则使用唯一的 IP 地址。每条转发规则可以指定所有端口或一组最多五个端口。
将一组使用同一 IP 地址的特定端口分配给负载平衡器。您可以创建多个共享相同 IP 地址的转发规则，其中每个转发规则使用一组最多 5 个端口。这是配置指定所有端口的单个转发规则的替代方案。
如需详细了解涉及两个共享内部 IP 地址的两条或多条内部转发规则的场景，请参阅具有相同 IP 地址的多条转发规则。
使用多条内部转发规则时，请务必将在后端虚拟机上运行的软件配置为绑定到所有转发规则 IP 地址或任何地址 (0.0.0.0/0)。通过负载平衡器传送的数据包的目标 IP 地址是与相应内部转发规则关联的内部 IP 地址。如需了解详情，请参阅 TCP 和 UDP 请求与返回数据包。
后端服务
每个内部 TCP/UDP 负载平衡器都有一个用于定义后端参数和行为的地区内部后端服务。后端服务的名称是 Google Cloud Console 中显示的内部 TCP/UDP 负载平衡器的名称。
每个后端服务会定义以下后端参数：
协议。后端服务接受由一条或多条内部转发规则指定的端口上的 TCP 或 UDP 流量（但不同时接受两者）。后端服务允许将流量传送到流量所发往的相同端口上的后端虚拟机。后端服务协议必须与转发规则的协议匹配。
运行状况检查。后端服务都必须进行相关的运行状况检查。
每个后端服务都在单个地区内运行，并为单个 VPC 网络中的后端虚拟机分配流量：
区域性。后端是实例组或可用区级 NEG（具有
GCE_VM_IP端点）位于后端服务（和转发规则）所在的区域。实例组后端可以是非代管式实例组、可用区级代管式实例组或区域级代管式实例组。可用区级 NEG 后端只能使用GCE_VM_IP端点。VPC 网络。所有后端虚拟机在 VPC 网络中都必须具有一个与后端服务关联的网络接口。您可以明确指定后端服务的网络或使用隐式网络。在任一情况下，每个内部转发规则的子网都必须位于后端服务 VPC 网络所在的子网中。
后端服务和网络接口
每个后端服务都在单个 VPC 网络和 Google Cloud 地区运行。VPC 网络可以是隐式网络，也可以在 gcloud compute
backend-services create 命令中使用 --network 标志来明确指定。
如果明确指定，则后端服务的 VPC --network 标志用于识别实现流量负载平衡的每个后端虚拟机上的网络接口。每个后端虚拟机在指定的 VPC 网络中都必须具有一个网络接口。在这种情况下，每个后端虚拟机上的网络接口标识符（nic0 到 nic7）可以不同。根据后端类型，需要考虑以下几点：
实例组后端：
- 如果同一非代管实例组中的不同后端虚拟机在指定的 VPC 网络中都具有一个接口，则每个后端虚拟机可能使用不同的接口标识符。
- 所有后端实例组的接口标识符不必相同：一个后端实例组中的后端虚拟机可能为
nic0，而另一个后端实例组中的后端虚拟机可能为nic2。
可用区级 NEG 后端：
- 同一
GCE_VM_IP可用区级 NEG 中的不同端点可能使用不同的接口标识符。 - 如果在向地区 NEG 添加端点时同时指定了虚拟机名称和 IP 地址，则 Google Cloud 会验证端点是否为位于 NEG 的选定 VPC 网络中的虚拟机 NIC 的主要内部 IP 地址。如果验证失败，则系统会显示错误消息，指示端点与 NEG 网络中虚拟机 NIC 的主要 IP 地址不匹配。
- 如果在向可用区级 NEG 添加端点时未指定 IP 地址，Google Cloud 会在 NEG 的选定 VPC 网络中选择 NIC 的主要内部 IP 地址。
- 同一
如果您在创建后端服务时未添加 --network 标志，则后端服务会通过以下方式选择网络：
实例组后端：
- 后端服务根据所有后端虚拟机使用的初始（或唯一）网络接口的网络选择网络。这意味着
nic0必须与所有后端实例组中的所有虚拟机位于同一个 VPC 网络中。
- 后端服务根据所有后端虚拟机使用的初始（或唯一）网络接口的网络选择网络。这意味着
可用区级 NEG 后端：
- 如果后端服务与转发规则关联，则选择转发规则的网络。
- 如果没有转发规则，则系统会选择关联的区域 NEG 的网络。所有 NEG 必须引用同一网络。
运行状况检查
负载平衡器的后端服务必须与全球或地区运行状况检查相关联。VPC 网络之外的特殊路由可以促进运行状况检查系统与后端之间的通信。
您可以使用现有运行状况检查，也可以定义新的运行状况检查。内部 TCP/UDP 负载平衡器使用运行状况检查状态来确定如何路由新的连接，如流量分配中所述。
您可以使用以下任何运行状况检查协议；运行状况检查的协议不必与负载平衡器的协议匹配：
- HTTP、HTTPS 或 HTTP/2。如果您的后端虚拟机使用 HTTP、HTTPS 或 HTTP/2 来处理流量，则最好使用与该协议匹配的运行状况检查，因为基于 HTTP 的运行状况检查提供了适用于该协议的选项。通过内部 TCP/UDP 负载平衡器处理 HTTP 类型的流量意味着负载平衡器的协议为 TCP。
- SSL 或 TCP。如果您的后端虚拟机不处理 HTTP 类型的流量，则应使用 SSL 或 TCP 运行状况检查。
无论您创建何种类型的运行状况检查，Google Cloud 都会向内部 TCP/UDP 负载平衡器转发规则的 IP 地址发送运行状况检查探测，发送到负载平衡器的后端服务选择的 VPC 中的网络接口。这模拟了负载平衡流量的传送方式。在后端虚拟机上运行的软件必须同时响应发送到负载平衡器的 IP 地址的负载平衡流量和运行状况检查探测。如需了解详情，请参阅探测数据包的目标。
运行状况检查和 UDP 流量
Google Cloud 不提供使用 UDP 协议的运行状况检查。当您对 UDP 流量使用内部 TCP/UDP 负载平衡时，必须在后端虚拟机上运行基于 TCP 的服务，以提供运行状况检查信息。
在此配置中，客户端请求使用 UDP 协议进行负载平衡，而 TCP 服务用于向 Google Cloud 运行状况检查探测器提供信息。例如，您可以在每个后端虚拟机上运行一个向 Google Cloud 返回 HTTP 200 响应的简单 HTTP 服务器。在此示例中，您应该使用在后端虚拟机上运行的专属逻辑来确保仅当 UDP 服务已正确配置并运行时，HTTP 服务器才会返回 200。
高可用性架构
内部 TCP/UDP 负载平衡器具有源于设计的高可用性。无需采用特殊步骤即可使负载平衡器具有高可用性，因为该机制不依赖于单个设备或虚拟机实例。
如需确保将后端虚拟机实例部署到多个区域，请遵循以下部署建议：
如果您可以使用实例模板来部署软件，请使用区域代管式实例组。区域代管式实例组可自动在多个可用区之间分配流量，提供最佳选择以避免在任何给定可用区发生潜在问题。
如果您使用区域代管实例组或非代管实例组，请对同一后端服务使用（在同一地区内）不同区域中的多个实例组。使用多个区域可防止在任何给定区域出现潜在问题。
共享 VPC 架构
下表总结了与共享 VPC 网络一起使用的内部 TCP/UDP 负载平衡的组件要求。如需查看示例，请参阅在配置共享 VPC 页面上创建内部 TCP/UDP 负载平衡器。
| IP 地址 | 转发规则 | 后端组件 |
|---|---|---|
| 必须在后端虚拟机所在的项目中定义内部 IP 地址。 对于共享 VPC 网络中将要提供的负载平衡器，您必须在后端虚拟机所在的同一个服务项目中定义 Google Cloud 内部 IP 地址，并且该对象必须引用宿主项目中所需的共享 VPC 网络的子网。地址本身来自所引用子网的主要 IP 地址范围。 如果您在服务项目中创建内部 IP 地址，并且 IP 地址子网位于服务项目的 VPC 网络中，则内部 TCP/UDP 负载平衡器是服务项目的本地地址。它不在任何共享 VPC 宿主项目本地。 |
必须在后端虚拟机所在的项目中定义内部转发规则。 对于共享 VPC 网络中将要提供的负载平衡器，您必须在后端虚拟机所在的同一个服务项目中定义内部转发规则，并且该规则必须引用关联的内部 IP 地址所引用的同一个子网（位于共享 VPC 网络中）。 如果您在服务项目中创建内部转发规则，并且转发规则的子网位于服务项目的 VPC 网络中，则内部 TCP/UDP 负载平衡器是服务项目的本地地址。它不在任何共享 VPC 宿主项目本地。 |
在共享 VPC 情景中，后端虚拟机位于服务项目中。您必须在该服务项目中定义地区内部后端服务和运行状况检查。 |
流量分配
内部 TCP/UDP 负载平衡器分配新连接的方式取决于您是否配置了故障转移：
如果您尚未配置故障转移，并且至少有一个后端虚拟机运行状况良好，则内部 TCP/UDP 负载平衡器会为其运行状况良好的后端虚拟机分配新连接。当所有后端虚拟机均运行状况不佳时，作为最后的补救手段，负载平衡器会在所有后端之间分配新连接。在这种情况下，负载平衡器会将每个新连接路由到运行状况不佳的后端虚拟机。
如果已配置故障转移，内部 TCP/UDP 负载平衡器会根据所配置的故障转移政策在其活跃池中的虚拟机之间分配新连接。当所有后端虚拟机运行状况都不佳时，您可以从以下行为中选择一个：
分配新连接的方法取决于负载平衡器的会话亲和性设置。
运行状况检查状态控制新连接的分配。如果运行状况不佳的后端虚拟机仍然在处理连接，则已建立的 TCP 会话会一直存在于运行状况不佳的后端虚拟机上。
会话亲和性选项
会话亲和性控制从客户端到负载平衡器的后端虚拟机的新连接分配。当您的后端虚拟机需要跟踪其客户端的状态信息时，您可以设置会话亲和性。这是需要维护状态的应用（包括 Web 应用）的一项常见要求。
会话亲和性会尽最大努力。
内部 TCP/UDP 负载平衡器支持您为整个内部后端服务而非每个后端实例组指定的以下会话亲和性选项。
| 类型 | 含义 | 支持的协议 |
|---|---|---|
| 无 | 这是默认设置。
它的工作方式与客户端 IP、协议和端口相同。 |
TCP、UDP 流量 |
| 客户端 IP | 来自同一来源和目标 IP 地址的连接会根据以下 2 元组哈希连接到同一实例：
|
TCP、UDP 流量 |
| 客户端 IP 和协议 | 来自同一来源和目的地 IP 地址和协议的连接会根据以下信息的 3 元组哈希转到同一实例：
|
TCP、UDP 流量 |
| 客户端 IP、协议和端口。 | 使用根据以下信息创建的哈希将数据包发送到后端：
例如，TCP 分段和非分段 UDP 数据报始终包含来源端口和目标端口。分段 UDP 数据图不包含端口信息。 如果端口信息不存在，则五元组哈希实际上是三元组哈希。 |
仅限 TCP 流量 |
目标 IP 地址是负载平衡器的转发规则的 IP 地址，除非自定义静态路由导致数据包传送给负载平衡器。如果内部 TCP/UDP 负载平衡器是路由的下一个跃点，请参阅本文的下一个部分“会话亲和性和下一个跃点内部 TCP/UDP 负载平衡器”。
会话亲和性和下一个跃点内部 TCP/UDP 负载平衡器
无论您选择哪种会话亲和性选项，Google Cloud 都会使用数据包的目标位置。将数据包直接发送到负载平衡器时，数据包的目标位置与负载平衡器的转发规则的 IP 地址匹配。
但是，将内部 TCP/UDP 负载平衡器用作自定义静态路由的下一个跃点时，数据包的目标位置很可能不是负载平衡器的转发规则的 IP 地址。对于目标位置位于路由目标范围内的数据包，路由会定向到负载平衡器。
如需将内部 TCP/UDP 负载平衡器用作自定义静态路由的下一个跃点，请参阅内部 TCP/UDP 负载平衡器作为下一个跃点。
会话亲和性和运行状况检查状态
更改后端虚拟机的运行状况状态会导致丢失会话亲和性。例如，如果后端虚拟机运行状况变得不佳，并且至少还有一个运行状况良好的后端虚拟机，则内部 TCP/UDP 负载平衡器不会将新连接分配给该运行状况不佳的虚拟机。如果客户端与该运行状况不佳的虚拟机之间具有会话亲和性，则会改为将新连接定向到另一个运行状况良好的后端虚拟机，从而失去其会话亲和性。
测试来自单个客户端的连接
在测试从单个客户端系统到内部 TCP/UDP 负载平衡器的 IP 地址的连接时，请注意以下几点：
如果该客户端系统不是进行负载平衡的虚拟机（即非后端虚拟机），则新连接会传送到负载平衡器的运行状况良好的后端虚拟机。但是，由于所有会话亲和性选项至少会依赖客户端系统的 IP 地址，因此来自同一客户端的连接可能会以超出预期的频率分配到同一个后端虚拟机。
实际上，这意味着您无法通过从单个客户端连接到内部 TCP/UDP 负载平衡器来准确监控流量的分配情况。监控流量分配所需的客户端数量因负载平衡器类型、流量类型和运行状况良好的后端数量而异。
如果客户端虚拟机是负载平衡器的后端虚拟机，则发送到负载平衡器转发规则的 IP 地址的连接始终由客户端/后端虚拟机应答。无论后端虚拟机的运行状况是否良好，都会发生这种情况。发送到负载平衡器 IP 地址的所有流量都会发生这种情况，而不仅仅是负载平衡器内部转发规则中指定的协议和端口上的流量。
如需了解详情，请参阅从负载平衡虚拟机发送请求。
故障转移
内部 TCP/UDP 负载平衡可让您将某些后端指定为故障转移后端。只有当主要后端实例组中运行状况良好的虚拟机数量低于可配置阈值时，才会使用这些后端。默认情况下，如果所有主要虚拟机和故障转移虚拟机运行状况都不佳，作为最后的补救手段，Google Cloud 会仅在所有主要虚拟机之间分配新连接。
向内部 TCP/UDP 负载平衡器的后端服务添加后端时，默认情况下该后端是主要后端。您可以在将某个后端添加到负载平衡器的后端服务时将其指定为故障转移后端，或者在以后通过修改后端服务将该后端指定为故障转移后端。
如需了解内部 TCP/UDP 负载平衡中的故障转移的概念概览，请参阅内部 TCP/UDP 负载平衡的故障转移概览。
子集
借助内部 TCP/UDP 负载平衡器的子集，您可以扩缩内部 TCP/UDP 负载平衡器以支持每个内部后端服务的更多后端虚拟机实例。
如需了解子集如何影响此限制，请参阅负载平衡资源配额和限制的“后端服务”部分。
默认情况下，子集功能会停用，这会将后端服务的分配范围限制为最多 250 个后端实例或端点。如果后端服务需要支持超过 250 个后端，您可以启用子集。启用子集后，系统将为每个客户端连接选择一个后端实例子集。
下图显示了两种操作模式之间的差异的缩减模型。
如果没有子集，系统将更好地利用一组运行状况良好的后端，并根据流量分配在所有运行状况良好的后端之间分配新的客户端连接。这种子集存在负载平衡限制，但允许负载平衡器支持超过 250 个后端。
如需了解配置说明，请参阅子集。
与子集有关的注意事项
- 启用子集设置后，即使后端数量较小，也并非所有后端都能接收来自给定发送者的流量。
- 查看配额页面，了解启用子集时后端实例数上限。
- 子集仅支持 5 元组会话亲和性。
- 子集不支持数据包镜像。
- 启用并稍后停用子集会破坏现有连接。
- 通过 Cloud VPN 或 Cloud Interconnect 使用子集时，如果 Google Cloud 端没有足够的 VPN 网关 (< 10)，您可能只能使用负载平衡器后端的子集。如果单个 TCP 连接的数据包重新路由到其他 VPN 网关，则会发生连接重置。Google Cloud 上应该有足够的 VPN 网关来利用所有后端池。如果单个 TCP 连接的流量重新路由到其他 VPN 网关，则会发生连接重置。
限制
- 内部 TCP/UDP 负载平衡器不支持 VPC 网络对等互连。您必须在同一 VPC 网络中创建负载平衡器的转发规则和后端。
配额和限制
如需了解配额和限制，请参阅负载平衡资源配额和限制。
后续步骤
- 如需配置和测试内部 TCP/UDP 负载平衡器，请参阅设置内部 TCP/UDP 负载平衡。
- 如需为内部 TCP/UDP 负载平衡配置 Cloud Monitoring，请参阅内部 TCP/UDP 负载平衡监控。
- 如需排查内部 TCP/UDP 负载平衡器的问题，请参阅内部 TCP/UDP 负载平衡问题排查。