手把手教你在容器服务 TKE 上使用 LB 直通 Pod

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手把手教你在容器服务 TKE 上使用 LB 直通 Pod

什么是 LB 直通 Pod ?

Kubernetes 官方提供了 NodePort 类型的 Service,即给所有节点开一个相同端口用于暴露这个 Service,大多云上 LoadBalancer 类型 Service 的传统实现也都基于 NodePort,即 LB 后端绑各节点的 NodePort,LB 接收外界流量,转发到其中一个节点的 NodePort 上,再通过 Kubernetes 内部的负载均衡,使用 iptables 或 ipvs 转发到 Pod:

TKE 默认的 LoadBalancer 类型 Service 与默认的 Ingress 也都是这样实现的,但目前也支持了 LB 直通 Pod 的方式,即 LB 后端直接绑 Pod IP+Port,不绑节点的 NodePort:

为什么需要 LB 直通 Pod ?

LB 直接绑 NodePort 来实现云上的 Ingress 或 LoadBalancer 类型 Service 是最简单通用的方法,那为什么有了这种实现还不够,还要搞个 LB 直通 Pod 的模式?

首先,我们分析下传统 NodePort 实现方式存在的一些问题:

  1. 流量从 LB 转发到 NodePort 之后还需要进行 SNAT,再转发到 Pod,会带来一些额外的性能损耗。
  2. 如果流量过于集中到某几个 NodePort 时(比如使用 nodeSelector 部署网关到固定几台节点上),可能导致源端口耗尽,或者 conntrack 插入冲突。
  3. NodePort 本身也充当负载均衡器,LB 绑定过多节点 NodePort 可能导致负载均衡状态过于分散,导致全局负载不均。

如果使用 LB 直通 Pod 的方式,以上问题都将消失,并且还有一些其它好处:

externalTrafficPolicy: Local
sessionAffinity

所以使用 LB 直通 Pod 的场景通常有:

externalTrafficPolicy: Local

需要什么前提条件 ?

使用 LB 直通 Pod,需要满足以下前提条件:

  1. Kubernetes 集群版本需要高于 1.12,因为 LB 直绑 Pod,检查 Pod 是否 Ready,除了看 Pod 是否 Running、是否通过 readinessProbe 外, 还需要看 LB 对 Pod 的健康探测是否通过,这依赖于 ReadinessGate 特性,该特性在 Kubernetes 1.12 才开始支持。
  2. 集群网络模式必须开启 VPC-CNI 弹性网卡模式,因为目前 LB 直通 Pod 的实现是基于弹性网卡的,普通的网络模式暂时不支持,这个在未来将会支持。

怎么用 ?

由于目前 LB 直通 Pod 依赖 VPC-CNI,需要保证 Pod 使用了弹性网卡:

  1. 如果集群创建时选择的是 VPC-CNI 网络插件,那么创建的 Pod 默认就使用了弹性网卡。

  2. 如果集群创建时选择的是 Global Router 网络插件,后来开启了 VPC-CNI 支持,即两种模式混用,创建的 Pod 默认不使用弹性网卡,需要使用 yaml 创建工作负载,为 Pod 指定 tke.cloud.tencent.com/networks: tke-route-eni 这个 annotation 来声明使用弹性网卡,并且为其中一个容器加上 tke.cloud.tencent.com/eni-ip: "1" 这样的 requests 与 limits,示例:

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
labels:
app: nginx
name: nginx-deployment-eni
spec:
replicas: 3
selector:
matchLabels:
app: nginx
template:
metadata:
annotations:
tke.cloud.tencent.com/networks: tke-route-eni
labels:
app: nginx
spec:
containers:
- image: nginx
name: nginx
resources:
requests:
tke.cloud.tencent.com/eni-ip: "1"
limits:
tke.cloud.tencent.com/eni-ip: "1"

当你用 LoadBalancer 的 Service 暴露服务时,需要声明使用直连模式:

  1. 如果通过控制台创建 Service,可以勾选 采用负载均衡直连Pod模式 :
  1. 如果通过 yaml 创建 Service,需要为 Service 加上 service.cloud.tencent.com/direct-access: "true" 的 annotation:
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
annotations:
service.cloud.tencent.com/direct-access: "true"
labels:
app: nginx
name: nginx-service-eni
spec:
externalTrafficPolicy: Cluster
ports:
- name: 80-80-no
port: 80
protocol: TCP
targetPort: 80
selector:
app: nginx
sessionAffinity: None
type: LoadBalancer

当使用 Ingress 暴露服务时,同样也需要声明使用直连模式:

  1. 如果通过控制台创建 Ingress,可以勾选 采用负载均衡直连Pod模式 :
  1. 如果通过 yaml 创建 Ingress,需要为 Ingress 加上 ingress.cloud.tencent.com/direct-access: "true" 的 annotation:
apiVersion: networking.k8s.io/v1beta1
kind: Ingress
metadata:
annotations:
ingress.cloud.tencent.com/direct-access: "true"
kubernetes.io/ingress.class: qcloud
name: test-ingress
namespace: default
spec:
rules:
- http:
paths:
- backend:
serviceName: nginx
servicePort: 80
path: /

参考资料

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