设置具有可用区级 NEG 后端的区域级内部代理网络负载均衡器

区域级内部代理网络负载均衡器是一种基于代理的第 4 层区域级负载均衡器，可让您在只能由同一 VPC 网络中的客户端或连接到您的 VPC 网络的客户端访问的内部 IP 地址后面运行和扩缩 TCP 服务流量。

本指南介绍如何设置具有可用区级网络端点组 (NEG) 后端的区域级内部代理网络负载均衡器。前期准备：

概览

在此示例中，我们将使用负载均衡器在 REGION_A 区域的两个可用区级 NEG 中的后端虚拟机之间分配 TCP 流量。在本示例中，服务是一组配置为在端口 80 做出响应的 Apache 服务器。

在此示例中，您可以配置以下部署：

具有可用区级 NEG 后端的区域级内部代理网络负载均衡器示例配置。
具有可用区级 NEG 后端的区域级内部代理网络负载均衡器示例配置。

区域级内部代理网络负载均衡器是区域级负载均衡器。所有负载均衡器组件（后端实例组、后端服务、目标代理和转发规则）必须位于同一区域。

权限

若要按照本指南中的说明进行操作，您必须能够创建实例以及修改项目中的网络。因此，您必须具有项目的 Owner 或 Editor 角色，或者必须拥有以下所有 Compute Engine IAM 角色：

任务 所需角色
创建网络、子网和负载均衡器组件 Network Admin
添加和移除防火墙规则 Security Admin
创建实例 Compute Instance Admin

如需了解详情，请参阅以下指南：

配置网络和子网

您需要一个包含两个子网的 VPC 网络：一个用于负载均衡器的后端，另一个用于负载均衡器的代理。 区域级内部代理网络负载均衡器是区域级负载均衡器。对于 VPC 网络中的流量，如果其来源所在的子网与负载均衡器位于同一区域，那么该流量会被路由到负载均衡器。

本示例使用以下 VPC 网络、区域和子网：

  • 网络：网络是名为 lb-network 的自定义模式 VPC 网络。

  • 后端子网：REGION_A 区域中名为 backend-subnet 的子网使用 10.1.2.0/24 作为其主要 IP 地址范围。

  • 代理子网。REGION_A 区域中名为 proxy-only-subnet 的子网使用 10.129.0.0/23 作为其主要 IP 地址范围。

为后端创建网络和子网

控制台

  1. 在 Google Cloud 控制台中，进入 VPC 网络页面。

    进入 VPC 网络页面

  2. 点击创建 VPC 网络。

  3. 对于名称，请输入 lb-network。

  4. 在子网部分中执行以下操作：

    • 将子网创建模式设置为自定义。
    • 在新子网部分中，输入以下信息：
      • 名称：backend-subnet
      • 区域：REGION_A
      • IP 地址范围：10.1.2.0/24
    • 点击完成。

  5. 点击创建。

gcloud

  1. 使用 gcloud compute networks create 命令创建自定义 VPC 网络：

    gcloud compute networks create lb-network --subnet-mode=custom

  2. 使用 gcloud compute networks subnets create 命令在 REGION_A 区域的 lb-network 网络中创建子网：

    gcloud compute networks subnets create backend-subnet \
    --network=lb-network \
    --range=10.1.2.0/24 \
    --region=REGION_A

创建代理专用子网

代理专用子网提供了一组 IP 地址，供 Google 用于代表您运行 Envoy 代理。代理会终结来自客户端的连接并创建与后端的新连接。

此代理专用子网用于 lb-network VPC 网络的 REGION_A 区域中所有基于 Envoy 的负载均衡器。

控制台

如果您使用的是 Google Cloud 控制台，则可以稍后在负载均衡页面上创建代理专用子网。

如需立即创建代理专用子网，请按以下步骤操作：

  1. 在 Google Cloud 控制台中，进入 VPC 网络页面。

    进入 VPC 网络页面

  2. 点击共享 VPC 网络的名称：lb-network。

  3. 点击添加子网。

  4. 对于名称，请输入 proxy-only-subnet。

  5. 对于区域，请选择 REGION_A。

  6. 将用途设置为区域级代管式代理。

  7. 对于 IP 地址范围，请输入 10.129.0.0/23。

  8. 点击添加。

gcloud

使用 gcloud compute networks subnets create 命令创建代理专用子网。

gcloud compute networks subnets create proxy-only-subnet \
    --purpose=REGIONAL_MANAGED_PROXY \
    --role=ACTIVE \
    --region=REGION_A \
    --network=lb-network \
    --range=10.129.0.0/23

创建防火墙规则

在此示例中，您将创建以下防火墙规则：

  • fw-allow-health-check：入站流量规则，它适用于要进行负载均衡的 Google Cloud 实例，允许来自负载均衡器和 Google Cloud 健康检查系统（130.211.0.0/22 和 35.191.0.0/16）的流量。此示例使用目标标记 allow-health-check 来标识应该应用此规则的后端虚拟机。
  • fw-allow-ssh：一个入站流量规则，用于允许从任何地址到 TCP 端口 22 的传入 SSH 连接。您可以为此规则选择限制性更高的源 IP 地址范围；例如，您可以仅指定要从中启动 SSH 会话的系统的 IP 地址范围。此示例使用目标标记 allow-ssh 来标识应该应用该规则的虚拟机。

  • fw-allow-proxy-only-subnet：为代理专用子网创建入站流量允许防火墙规则，以允许负载均衡器与 TCP 端口 80 上的后端实例进行通信。此示例使用目标标记 allow-proxy-only-subnet 来标识应该应用该规则的后端虚拟机。

控制台

  1. 在 Google Cloud 控制台中，转到防火墙页面。

    转到“防火墙政策”

  2. 点击创建防火墙规则：

    1. 输入 fw-allow-health-check 作为名称。
    2. 在网络下，选择 lb-network。
    3. 在目标下，选择指定的目标标记。
    4. 使用 allow-health-check 填充目标标记字段。
    5. 将来源过滤条件设置为 IPv4 范围。
    6. 将来源 IPv4 范围设置为 130.211.0.0/22 和 35.191.0.0/16。
    7. 在协议和端口下，选择指定的协议和端口。
    8. 选中 TCP 复选框，然后输入 80 作为端口号。
    9. 点击创建。

  3. 再次点击创建防火墙规则，以创建允许传入 SSH 连接的规则：

    • 名称：fw-allow-ssh
    • 网络：lb-network
    • 优先级：1000
    • 流量方向：入站
    • 对匹配项执行的操作：允许
    • 目标：指定的目标标记
    • 目标标记：allow-ssh
    • 来源过滤条件：IPv4 范围
    • 来源 IPv4 范围：0.0.0.0/0
    • 协议和端口：选择指定的协议和端口，然后输入 tcp:22

  4. 点击创建。

  5. 再次点击创建防火墙规则，以创建允许从代理专用子网到 Google Cloud 后端的传入连接的规则：

    • 名称：fw-allow-proxy-only-subnet
    • 网络：lb-network
    • 优先级：1000
    • 流量方向：入站
    • 对匹配项执行的操作：允许
    • 目标：指定的目标标记
    • 目标标记：allow-proxy-only-subnet
    • 来源过滤条件：IPv4 范围
    • 来源 IPv4 范围：10.129.0.0/23
    • 协议和端口：选择指定的协议和端口，然后输入 tcp:80

  6. 点击创建。

gcloud

  1. 创建 fw-allow-health-check 规则，以允许 Google Cloud 健康检查通过 TCP 端口 80 访问后端实例：

    gcloud compute firewall-rules create fw-allow-health-check \
    --network=lb-network \
    --action=allow \
    --direction=ingress \
    --target-tags=allow-health-check \
    --source-ranges=130.211.0.0/22,35.191.0.0/16 \
    --rules=tcp:80

  2. 创建 fw-allow-ssh 防火墙规则，允许通过 SSH 连接到网络标记为 allow-ssh 的虚拟机。如果省略 source-ranges，Google Cloud 会将规则解释为表示所有来源。

    gcloud compute firewall-rules create fw-allow-ssh \
    --network=lb-network \
    --action=allow \
    --direction=ingress \
    --target-tags=allow-ssh \
    --rules=tcp:22

  3. 为代理专用子网创建入站流量允许防火墙规则，以允许负载均衡器与 TCP 端口 80 上的后端实例进行通信：

    gcloud compute firewall-rules create fw-allow-proxy-only-subnet \
    --network=lb-network \
    --action=allow \
    --direction=ingress \
    --target-tags=allow-proxy-only-subnet \
    --source-ranges=10.129.0.0/23 \
    --rules=tcp:80

预留负载均衡器的 IP 地址

如需为负载均衡器预留静态内部 IP 地址，请参阅预留新的静态内部 IPv4 或 IPv6 地址。

设置可用区级 NEG

在 REGION_A 区域中设置可用区级 NEG（具有 GCE_VM_IP_PORT 类型的端点）。首先，创建虚拟机。然后创建可用区级 NEG 并将虚拟机的网络端点添加到 NEG。

创建虚拟机

控制台

  1. 在 Google Cloud 控制台中，转到虚拟机实例页面。

    转到虚拟机实例

  2. 点击创建实例。

  3. 将名称设置为 vm-a1。

  4. 对于区域，请选择 REGION_A。

  5. 对于可用区，请选择 ZONE_A1。

  6. 在启动磁盘部分中，确保为启动磁盘选项选择了 Debian 操作系统和 10 (Buster) 版本。如有必要，请点击选择以更改映像。

  7. 点击高级选项。

  8. 点击网络并配置以下字段：

    1. 在网络标记字段中，输入 allow-ssh、allow-health-check 和 allow-proxy-only-subnet。
    2. 对于网络接口，请选择以下内容：
      • 网络：lb-network
      • 子网：backend-subnet

  9. 点击管理。将以下脚本输入启动脚本字段。

    #! /bin/bash
apt-get update
apt-get install apache2 -y
a2ensite default-ssl
a2enmod ssl
vm_hostname="$(curl -H "Metadata-Flavor:Google" \
http://metadata.google.internal/computeMetadata/v1/instance/name)"
echo "Page served from: $vm_hostname" | \
tee /var/www/html/index.html
systemctl restart apache2

  10. 点击创建。

  11. 使用以下名称和可用区组合重复以下步骤，再创建 3 个虚拟机：

    • 名称：vm-a2，可用区：ZONE_A1
    • 名称：vm-c1，可用区：ZONE_A2
    • 名称：vm-c2，可用区：ZONE_A2

gcloud

使用 VM_NAME 和 ZONE 的这些组合运行以下命令两次来创建虚拟机。两个虚拟机的脚本内容相同。

  • VM_NAME: vm-a1 和 ZONE: ZONE_A1
  • VM_NAME: vm-a2 和 ZONE: ZONE_A1
  • VM_NAME: vm-c1 和 ZONE: ZONE_A2

  • VM_NAME: vm-c2 和 ZONE: ZONE_A2

    gcloud compute instances create VM_NAME \
    --zone=ZONE \
    --image-family=debian-10 \
    --image-project=debian-cloud \
    --tags=allow-ssh,allow-health-check,allow-proxy-only-subnet \
    --subnet=backend-subnet \
    --metadata=startup-script='#! /bin/bash
     apt-get update
     apt-get install apache2 -y
     a2ensite default-ssl
     a2enmod ssl
     vm_hostname="$(curl -H "Metadata-Flavor:Google" \
     http://metadata.google.internal/computeMetadata/v1/instance/name)"
     echo "Page served from: $vm_hostname" | \
     tee /var/www/html/index.html
     systemctl restart apache2'

创建可用区级 NEG

控制台

如需创建可用区级网络端点组，请执行以下操作：

  1. 在 Google Cloud 控制台中，进入网络端点组页面。

    进入“网络端点组”

  2. 点击创建网络端点组。

  3. 对于名称，输入 zonal-neg-a。

  4. 对于网络端点组类型，选择网络端点组（可用区级）。

  5. 对于网络，请选择 lb-network。

  6. 对于子网，请选择 backend-subnet。

  7. 对于可用区，请选择 ZONE_A1。

  8. 输入默认端口：80。

  9. 点击创建。

  10. 重复执行此部分中的所有步骤，以创建第二个可用区级 NEG 并对设置进行以下更改：

    • 名称：zonal-neg-c
    • 可用区：ZONE_A2

向可用区级 NEG 添加端点：

  1. 在 Google Cloud 控制台中，进入网络端点组页面。

    进入“网络端点组”

  2. 点击上一步中创建的网络端点组的名称（例如 zonal-neg-a）。随即会出现网络端点组详情页面。

  3. 在此组中的网络端点部分，点击添加网络端点。您会看到添加网络端点页面。

  4. 选择虚拟机实例（例如 vm-a1）。网络接口部分随即会显示虚拟机名称、可用区和子网。

    1. 输入新网络端点的 IP 地址。 您可以点击检查 nic0 中的主要 IP 地址和别名 IP 范围以获取 IP 地址。
    2. 对于端口类型，选择默认，这样网络端点组中的所有端点都会使用默认端口 80。这足以满足我们的示例需求，因为 Apache 服务器是在端口 80 处理请求。
    3. 点击创建。

  5. 再次点击添加网络端点。选择第二个虚拟机实例 vm-a2，然后重复上述步骤，以将其端点添加到 zonal-neg-a。

  6. 重复本部分中的所有步骤，以将 vm-c1 和 vm-c2 中的端点添加到 zonal-neg-c。

gcloud

  1. 在 ZONE_A1 可用区中创建具有 GCE_VM_IP_PORT 端点的可用区级 NEG。

    gcloud compute network-endpoint-groups create zonal-neg-a \
   --network-endpoint-type=GCE_VM_IP_PORT \
   --zone=ZONE_A1 \
   --network=lb-network \
   --subnet=backend-subnet

    您可以在创建 NEG 时指定 --default-port，也可以为每个端点指定端口号，如下一步所示。

  2. 将端点添加到可用区级 NEG。

    gcloud compute network-endpoint-groups update zonal-neg-a \
    --zone=ZONE_A1 \
    --add-endpoint='instance=vm-a1,port=80' \
    --add-endpoint='instance=vm-a2,port=80'

  3. 在 ZONE_A2 可用区中创建具有 GCE_VM_IP_PORT 端点的可用区级 NEG。

    gcloud compute network-endpoint-groups create zonal-neg-c \
    --network-endpoint-type=GCE_VM_IP_PORT \
    --zone=ZONE_A2 \
    --network=lb-network \
    --subnet=backend-subnet

    您可以在创建 NEG 时指定 --default-port，也可以为每个端点指定端口号，如下一步所示。

  4. 将端点添加到可用区级 NEG。

    gcloud compute network-endpoint-groups update zonal-neg-c \
    --zone=ZONE_A2 \
    --add-endpoint='instance=vm-c1,port=80' \
    --add-endpoint='instance=vm-c2,port=80'

配置负载均衡器

控制台

开始配置

  1. 在 Google Cloud 控制台中，转到负载均衡页面。

    转到“负载均衡”

  2. 点击创建负载均衡器。
  3. 对于负载均衡器的类型，选择网络负载均衡器 (TCP/UDP/SSL)，然后点击下一步。
  4. 对于代理或直通，选择代理负载均衡器，然后点击下一步。
  5. 在公共或内部字段中，选择内部，然后点击下一步。
  6. 在跨区域或单区域部署字段中，选择最适合区域级工作负载，然后点击下一步。
  7. 点击配置。

基本配置

  1. 对于名称，输入 my-int-tcp-lb。
  2. 对于区域，请选择 REGION_A。
  3. 对于网络，请选择 lb-network。

预留代理专用子网

如需预留代理专用子网，请执行以下操作：

  1. 点击预留子网。
  2. 对于名称，输入 proxy-only-subnet。
  3. 对于 IP 地址范围，输入 10.129.0.0/23。
  4. 点击添加。

后端配置

  1. 点击后端配置。
  2. 对于后端类型，选择可用区级网络端点组。
  3. 对于 Protocol（协议），选择 TCP。
  4. 配置第一个后端：
    1. 在新后端下，选择可用区级 NEG zonal-neg-a。
    2. 保留其余的默认值，然后点击完成。
  5. 配置第二个后端：
    1. 点击添加后端。
    2. 在新后端下，选择实例组 zonal-neg-c。
    3. 保留其余的默认值，然后点击完成。
  6. 配置健康检查：
    1. 在健康检查中，选择创建健康检查。
    2. 将健康检查的名称设置为 tcp-health-check。
    3. 对于 Protocol（协议），选择 TCP。
    4. 对于端口，请输入 80。
  7. 保留其余的默认值，然后点击保存。
  8. 在 Google Cloud 控制台中，验证后端配置旁边显示了对勾标记。如果没有显示对勾标记，请仔细检查您是否已完成所有步骤。

前端配置

  1. 点击前端配置。
  2. 对于名称，输入 int-tcp-forwarding-rule。
  3. 对于子网，选择 backend-subnet。
  4. 对于 IP 地址，选择 int-tcp-ip-address。
  5. 对于端口号，输入 9090。转发规则仅转发具有匹配目标端口的数据包。
  6. 在此示例中，请勿启用代理协议，因为它不适用于 Apache HTTP Server 软件。如需了解详情，请参阅代理协议。
  7. 点击完成。
  8. 在 Google Cloud 控制台中，验证前端配置旁边显示了对勾标记。如果没有显示对勾标记，请仔细检查您是否已完成上述所有步骤。

检查并最终确定

  1. 点击检查并最终确认。
  2. 仔细检查您的设置。
  3. 点击创建。

gcloud

  1. 为后端创建区域健康检查。

    gcloud compute health-checks create tcp tcp-health-check \
    --region=REGION_A \
    --use-serving-port

  2. 创建后端服务。

    gcloud compute backend-services create internal-tcp-proxy-bs \
   --load-balancing-scheme=INTERNAL_MANAGED \
   --protocol=TCP \
   --region=REGION_A \
   --health-checks=tcp-health-check \
   --health-checks-region=REGION_A

  3. 将 ZONE_A1 可用区中的可用区级 NEG 添加到后端服务。

    gcloud compute backend-services add-backend internal-tcp-proxy-bs \
   --network-endpoint-group=zonal-neg-a \
   --network-endpoint-group-zone=ZONE_A1 \
   --balancing-mode=CONNECTION \
   --max-connections-per-endpoint=50 \
   --region=REGION_A

  4. 将 ZONE_A2 可用区中的可用区级 NEG 添加到后端服务。

    gcloud compute backend-services add-backend internal-tcp-proxy-bs \
   --network-endpoint-group=zonal-neg-c \
   --network-endpoint-group-zone=ZONE_A2 \
   --balancing-mode=CONNECTION \
   --max-connections-per-endpoint=50 \
   --region=REGION_A

  5. 创建目标 TCP 代理。

    gcloud compute target-tcp-proxies create int-tcp-target-proxy \
   --backend-service=internal-tcp-proxy-bs \
   --region=REGION_A

  6. 创建转发规则。对于 --ports，请指定 1-65535 范围内的单个端口号。此示例使用端口 9090。转发规则仅转发具有匹配目标端口的数据包。

    gcloud compute forwarding-rules create int-tcp-forwarding-rule \
  --load-balancing-scheme=INTERNAL_MANAGED \
  --network=lb-network \
  --subnet=backend-subnet \
  --address=int-tcp-ip-address \
  --ports=9090 \
  --region=REGION_A \
  --target-tcp-proxy=int-tcp-target-proxy \
  --target-tcp-proxy-region=REGION_A

测试负载均衡器

如需测试负载均衡器，请在负载均衡器所在的区域中创建客户端虚拟机。然后，将流量从客户端发送到负载均衡器。

创建客户端虚拟机

在负载均衡器所在的区域中创建客户端虚拟机 (client-vm)。

控制台

  1. 在 Google Cloud 控制台中，转到虚拟机实例页面。

    转到虚拟机实例

  2. 点击创建实例。

  3. 将名称设置为 client-vm。

  4. 将地区设置为 ZONE_A1。

  5. 点击高级选项。

  6. 点击网络并配置以下字段：

    1. 对于网络标记，请输入 allow-ssh。
    2. 对于网络接口，请选择以下内容：
      • 网络：lb-network
      • 子网：backend-subnet

  7. 点击创建。

gcloud

客户端虚拟机必须与负载均衡器位于同一 VPC 网络和区域中。它无需位于同一子网或可用区中。客户端使用与后端虚拟机相同的子网。

gcloud compute instances create client-vm \
    --zone=ZONE_A1 \
    --image-family=debian-10 \
    --image-project=debian-cloud \
    --tags=allow-ssh \
    --subnet=backend-subnet

将流量发送到负载均衡器

现在您已经配置了负载均衡器，接下来可以测试向负载均衡器的 IP 地址发送流量。

  1. 使用 SSH 连接到客户端实例。

    gcloud compute ssh client-vm \
  --zone=ZONE_A1

  2. 验证负载均衡器是否按预期处理后端主机名。

    1. 使用 compute addresses describe 命令查看负载均衡器的 IP 地址：

      gcloud compute addresses describe int-tcp-ip-address \
  --region=REGION_A

      记下 IP 地址。

    2. 将流量发送到负载均衡器。将 IP_ADDRESS 替换为负载均衡器的 IP 地址。

      curl IP_ADDRESS:9090

后续步骤