Kubernetes负载均衡详解：内部与外部访问策略

"k8s负载均衡分析" 在 Kubernetes (k8s) 集群中，负载均衡是确保服务高可用性和可访问性的重要组成部分。本文主要探讨了k8s内部的负载均衡器实现以及外部访问k8s Service的几种方式。 1. k8s内部负载均衡器实现 KubeProxy 是 k8s 内置的默认负载均衡器，它工作在一个假设所有k8s节点都在同一二层网络中的环境中。KubeProxy 通过监听一个随机端口来接收请求，并对Pod进行四层（TCP/UDP）代理。它通过与Master的通信实时更新其代理的服务列表。KubeProxy有两种主要的工作模式： - **kubeproxyNodePort**：这是在创建Service时指定的，每个节点都会有一个特定的端口（NodePort）。当数据包到达NodePort时，iptables规则会将此端口映射到KubeProxy的随机端口，从而转发到相应的Pod。这种方式允许外部网络通过NodePort访问内部服务。 - **kubeproxyServicePort**：Service在创建时会从k8s的service地址池中分配一个IP，这个IP并未配置在任何节点上，而是通过iptables规则映射到KubeProxy的随机端口。ServicePort仅限于在同一节点的本地和容器内部访问，作为本地访问本地负载均衡器的入口。 2. 外部访问k8s Service - **直接访问POD**：尽管可以直接访问Pod，但由于Pod的生命周期短暂且可能因调度而销毁，因此需要持续监控并获取新的PodIP。这种方法没有内置的负载均衡，适合简单的、对高可用性要求不高的场景。 - **外部负载均衡器**：外部负载均衡器可以分为两种类型，A类与Pod在同一二层网络内，可以直接监听ETCD中的Service变化来动态调整其代理设置；B类与Pod二层不可达，需要通过路由发现协议查找Pod所在的主机。外部负载均衡器的优势在于能够平滑重启，支持硬件负载均衡，提供高性能，但缺点是k8s本身不提供动态调整的工具，需要自行开发。 - **通过NodePort访问内部负载均衡器**：这是最直接的方式，每个节点都有一个开放的NodePort，通过访问任意节点的NodePort，请求会被代理到相应的Pod。优点是易于使用且k8s原生支持，但缺点是需要选择合适的Node开放，可能导致网络策略和管理复杂。 总结来说，k8s提供了多种负载均衡策略，包括内置的KubeProxy和通过NodePort的访问方式，以及与外部负载均衡器的集成。这些机制保证了服务的可访问性，同时也为企业提供了灵活的架构选择，以适应不同的业务需求和性能要求。然而，随着集群规模的扩大，如何有效地管理和优化这些负载均衡策略，以达到最佳的性能和可靠性，是运维人员需要持续关注和研究的问题。