Configura il bilanciamento del carico in bundle con MetalLB

Questa pagina descrive come configurare il bilanciamento del carico in bundle con MetalLB per Google Distributed Cloud. I bilanciatori del carico MetalLB vengono eseguiti su un pool dedicato di nodi worker o sugli stessi nodi del control plane.

Per esempi di topologie di bilanciamento del carico disponibili in Google Distributed Cloud, consulta la panoramica dei bilanciatori del carico.

Requisiti

  • Tutti i nodi del bilanciatore del carico devono trovarsi nella stessa subnet di livello 2.
  • Tutti i VIP devono trovarsi nella subnet dei nodi del bilanciatore del carico ed essere instradabili tramite il gateway della subnet.
  • Il gateway della subnet del bilanciatore del carico deve essere in ascolto dei messaggi ARP senza costi e inoltrare i pacchetti ARP ai nodi del bilanciatore del carico.

Campi relativi alla configurazione

Modifica la sezione cluster.spec.loadBalancer del file di configurazione del cluster per configurare il bilanciamento del carico in bundle. Per informazioni sui file di configurazione del cluster ed esempi di configurazioni valide, consulta una delle seguenti pagine:

loadBalancer.mode

Questo valore deve essere bundled per abilitare il bilanciamento del carico in bundle.

loadBalancer.ports.controlPlaneLBPort

Questo valore specifica la porta di destinazione da utilizzare per il traffico inviato al control plane Kubernetes (server API Kubernetes).

loadBalancer.vips.controlPlaneVIP

Questo valore specifica l'indirizzo IP di destinazione da utilizzare per il traffico inviato al control plane Kubernetes (server API Kubernetes). Questo indirizzo IP deve trovarsi nella stessa subnet di livello 2 dei nodi del cluster. Non elencare questo indirizzo nella sezione address pools del file di configurazione.

loadBalancer.vips.ingressVIP

Questo valore specifica l'indirizzo IP da utilizzare per i servizi dietro il bilanciatore del carico per il traffico in entrata. Questo campo non è consentito nei file di configurazione del cluster di amministrazione. Questo indirizzo deve essere elencato nella sezione dei pool di indirizzi della configurazione.

loadBalancer.addressPools

Questa sezione della configurazione contiene uno o più pool di indirizzi. Ogni pool di indirizzi specifica un elenco di intervalli di indirizzi IP. Quando crei un servizio di tipo LoadBalancer, gli indirizzi IP esterni per il servizio vengono scelti da questi intervalli.

I pool di indirizzi sono specificati nel seguente formato:

- name: POOL_NAME
  avoidBuggyIPs: BOOLEAN
  manualAssign: BOOLEAN
  addresses:
  - IP_RANGE
  - IP_RANGE2
  • name: il nome del pool di indirizzi, pool-name, per scopi organizzativi. Questo campo è immutabile.
  • avoidBuggyIPs: (facoltativo) true o false. Se true, il pool omette gli indirizzi IP che terminano con .0 e .255. Alcuni hardware di rete eliminano il traffico verso questi indirizzi speciali. Puoi omettere questo campo, il cui valore predefinito è false. Questo campo è modificabile.
  • manualAssign: (facoltativo) true o false. Se true, gli indirizzi in questo pool non vengono assegnati automaticamente ai servizi Kubernetes. Se true, un indirizzo IP in questo pool viene utilizzato solo quando viene specificato esplicitamente da un servizio. Puoi omettere questo campo, il cui valore predefinito è false. Questo campo è modificabile.
  • addresses : un elenco di uno o più intervalli di indirizzi IP non sovrapposti. ip-range può essere specificato in notazione CIDR (ad esempio 198.51.100.0/24) o in notazione di intervallo (ad esempio 198.51.100.0-198.51.100.10, con nessuno spazio intorno al trattino). Questo campo è immutabile.

Gli intervalli di indirizzi IP nell'elenco addresses non devono sovrapporsi e devono trovarsi nella stessa subnet dei nodi che eseguono i bilanciatori del carico.

loadBalancer.nodePoolSpec

Questa sezione della configurazione specifica un elenco di nodi su cui eseguire i bilanciatori del carico. Per impostazione predefinita, i nodi del bilanciatore del carico possono eseguire carichi di lavoro normali; non esiste alcuna incompatibilità speciale su questi nodi. Sebbene i nodi nel pool di nodi del bilanciatore del carico possano eseguire carichi di lavoro, sono separati dai nodi nei pool di nodi worker. Non puoi includere un determinato nodo del cluster in più di un pool di nodi. La sovrapposizione degli indirizzi IP dei nodi tra i pool di nodi blocca la creazione del cluster e altre operazioni del cluster.

Se vuoi impedire l'esecuzione dei carichi di lavoro su un nodo nel pool di nodi del bilanciatore del carico, aggiungi la seguente incompatibilità al nodo:

node-role.kubernetes.io/load-balancer:NoSchedule

Google Distributed Cloud aggiunge tolleranze per questa incompatibilità ai pod necessari per il bilanciamento del carico.

L'esempio seguente mostra un pool di nodi di bilanciamento del carico con due nodi. Il primo nodo ha un indirizzo IP standard nodePoolSpec.nodes.address ('1.2.3.4') e un indirizzo IP Kubernetes nodePoolSpec.nodes.k8sIP (10.0.0.32). Quando specifichi l'indirizzo k8sIP facoltativo per un nodo, questo è dedicato alla gestione del traffico di dati per il nodo, ad esempio richieste e risposte per l'API Kubernetes, il kubelet e i carichi di lavoro. In questo caso, l'indirizzo IP standard nodePoolSpec.nodes.address viene utilizzato per le connessioni SSH al nodo per le operazioni del cluster di amministrazione. Se non specifichi un indirizzo k8sIP, l'indirizzo IP del nodo standard gestisce tutto il traffico per il nodo.

nodePoolSpec:
  nodes:
  - address: 1.2.3.4
    k8sIP: 10.0.0.32
  - address: 10.0.0.33

Per impostazione predefinita, tutti i nodi nel pool di nodi del bilanciatore del carico devono trovarsi nella stessa subnet di livello 2 dei VIP del bilanciatore del carico configurati nella loadBalancer.addressPools sezione del file di configurazione. Tuttavia, se specifichi un indirizzo IP Kubernetes k8sIP per un nodo, solo questo indirizzo deve trovarsi nella stessa subnet di livello 2 degli altri VIP del bilanciatore del carico.

Se nodePoolSpec non è impostato, i bilanciatori del carico in bundle vengono eseguiti sui nodi del control plane. Ti consigliamo di eseguire i bilanciatori del carico su pool di nodi separati, se possibile.

Bilanciamento del carico del control plane

Il bilanciatore del carico del control plane gestisce l'indirizzo IP virtuale (VIP) del control plane. Google Distributed Cloud esegue Keepalived e HAProxy come pod statici Kubernetes sui nodi del bilanciatore del carico per annunciare il VIP del control plane. Keepalived utilizza il protocollo VRRP (Virtual Router Redundancy Protocol) sui nodi del bilanciatore del carico per la disponibilità elevata.

Bilanciamento del carico del piano dati

Il bilanciatore del carico del piano dati è per tutti i servizi Kubernetes di tipo LoadBalancer. Google Distributed Cloud utilizza MetalLB in esecuzione in modalità di livello 2 per il bilanciamento del carico del piano dati. Il bilanciamento del carico del piano dati può essere configurato solo tramite Google Distributed Cloud. Non modificare direttamente il ConfigMap di MetalLB. Puoi utilizzare tutte le funzionalità di MetalLB, inclusa la condivisione degli indirizzi IP tra i servizi. Per informazioni sulle funzionalità, consulta la documentazione di MetalLB.

MetalLB esegue un pod speaker su ogni nodo utilizzando un DaemonSet e memberlist per l'alta affidabilità. Esiste un nodo del bilanciatore del carico dedicato a MetalLB per ogni servizio Kubernetes, anziché uno per l'intero cluster. In questo modo, il traffico viene distribuito tra i nodi del bilanciatore del carico se sono presenti più servizi.

I bilanciatori del carico del piano dati possono essere eseguiti sui nodi del control plane o su un sottoinsieme di nodi worker. Il raggruppamento dei bilanciatori del carico del piano dati sui nodi del control plane aumenta l'utilizzo dei nodi del control plane. Inoltre, il raggruppamento sui nodi del control plane aumenta anche il rischio di sovraccaricare il control plane e il profilo di rischio delle informazioni riservate sul control plane, come le chiavi SSH.

Separazione del bilanciatore del carico

Prima della release 1.32, quando configuri il bilanciamento del carico di livello 2 con MetalLB, i bilanciatori del carico del control plane e i bilanciatori del carico del piano dati vengono eseguiti sugli stessi nodi. A seconda della configurazione, tutti i bilanciatori del carico vengono eseguiti sui nodi del control plane o tutti vengono eseguiti nel pool di nodi del bilanciatore del carico.

Il seguente diagramma mostra la configurazione predefinita del bilanciatore del carico in bundle con i bilanciatori del carico del control plane e del piano dati in esecuzione sui nodi del control plane o entrambi in esecuzione nel pool di nodi del bilanciatore del carico:

Configurazione predefinita del bilanciatore del carico

Con i cluster della versione 1.32, puoi configurare i bilanciatori del carico del control plane in modo che vengano eseguiti sui nodi del control plane e i bilanciatori del carico del piano dati in modo che vengano eseguiti nel pool di nodi del bilanciatore del carico. Puoi specificare questa separazione dei bilanciatori del carico quando crei un nuovo cluster della versione 1.32 oppure puoi aggiornare un cluster della versione 1.32 per eseguire la migrazione dei bilanciatori del carico del piano dati dai nodi del control plane al pool di nodi del bilanciatore del carico.

La configurazione del cluster per i bilanciatori del carico separati dovrebbe essere simile all'esempio seguente:

apiVersion: baremetal.cluster.gke.io/v1
kind: Cluster
metadata:
  name: hybrid-ha-lb
  namespace: cluster-hybrid-ha-lb
spec:
  type: hybrid
  profile: default
  anthosBareMetalVersion: 1.35
  gkeConnect:
    projectID: project-fleet
  controlPlane:
    loadBalancer:
      mode: bundled
    nodePoolSpec:
      nodes:
      - address: 10.200.0.2
      - address: 10.200.0.3
      - address: 10.200.0.4
  clusterNetwork:
    pods:
      cidrBlocks:
      - 192.168.0.0/16
    services:
      cidrBlocks:
      - 10.96.0.0/20
  ...
  loadBalancer:
    mode: bundled
    ...
    nodePoolSpec:
      nodes:
      - address: 10.200.0.5
      - address: 10.200.0.6
      - address: 10.200.0.7
  clusterOperations:
  ...

Separa i bilanciatori del carico durante la creazione di un cluster

Se stai creando un nuovo cluster della versione 1.32 o successive, puoi configurare i bilanciatori del carico in modo che eseguano i bilanciatori del carico del control plane sui nodi del control plane e i bilanciatori del carico del piano dati sul pool di nodi del bilanciatore del carico.

Il seguente diagramma mostra i bilanciatori del carico del control plane e del piano dati separati su nodi diversi:

Bilanciatori del carico del control plane e del data plane separati

Per separare i bilanciatori del carico durante la creazione di un cluster:

  1. Nel file di configurazione del cluster, specifica un pool di nodi del bilanciatore del carico con loadBalancer.nodePoolSpec come descritto nella sezione loadBalancer.nodePoolSpec di questo documento.

  2. Aggiungi controlPlane.loadBalancer.mode al file di configurazione del cluster e imposta il valore mode su bundled.

  3. Completa la configurazione del cluster ed esegui bmctl create cluster per creare il cluster.

Esegui la migrazione dei bilanciatori del carico del piano dati dal control plane

Se hai un cluster esistente della versione 1.32 o successive in cui non è impostato né controlPlane.loadBalancer.mode né loadBalancer.nodePoolSpec, sia il bilanciatore del carico del control plane sia il bilanciatore del carico del piano dati vengono eseguiti nel pool di nodi del control plane. Puoi aggiornare il cluster per eseguire la migrazione del bilanciatore del carico del piano dati a un pool di nodi del bilanciatore del carico.

Il seguente diagramma mostra i bilanciatori del carico del control plane e del piano dati separati dopo la migrazione del bilanciatore del carico del piano dati dai nodi del control plane:

Bilanciatore del carico del piano dati migrato al pool di nodi del bilanciatore del carico

Per eseguire la migrazione del bilanciatore del carico del piano dati a un pool di nodi del bilanciatore del carico quando aggiorni un cluster:

  1. Nel file di configurazione del cluster, specifica un pool di nodi del bilanciatore del carico con loadBalancer.nodePoolSpec come descritto nella sezione loadBalancer.nodePoolSpec di questo documento.

  2. Aggiungi controlPlane.loadBalancer.mode al file di configurazione del cluster e imposta il valore mode su bundled.

  3. Aggiorna il cluster eseguendo il seguente comando:

    bmctl update cluster -c CLUSTER_NAME --kubeconfig=ADMIN_KUBECONFIG

    Sostituisci quanto segue:

    • CLUSTER_NAME: il nome del cluster che stai aggiornando.

    • ADMIN_KUBECONFIG: il percorso del file kubeconfig del cluster di amministrazione.

Conservare l'indirizzo IP di origine del client

Il servizio LoadBalancer creato con la soluzione di bilanciamento del carico di livello 2 in bundle utilizza l'impostazione Cluster predefinita per la policy del traffico esterno. Questa impostazione, spec.externalTrafficPolicy: Cluster, instrada il traffico esterno agli endpoint a livello di cluster, ma oscura anche l'indirizzo IP di origine del client.

Google Distributed Cloud supporta due metodi per conservare l'indirizzo IP di origine del client address:

  • Imposta la modalità di forwarding per il bilanciamento del carico su DSR (Direct Server Return). Per ulteriori informazioni sulla modalità di forwarding DSR, incluse le istruzioni per abilitarla, consulta Configura la modalità di forwarding del bilanciamento del carico.

  • Imposta la policy del traffico esterno su local per il servizio LoadBalancer e configura di conseguenza i servizi e gli ingress correlati. Le sezioni seguenti descrivono come configurare il cluster per utilizzare questo metodo.

Servizi LoadBalancer

Quando utilizzi externalTrafficPolicy: Local nei servizi LoadBalancer, imposta i pod dell'applicazione in modo che vengano eseguiti esattamente sui nodi del bilanciatore del carico. Aggiungi il seguente nodeSelector ai pod dell'applicazione per apportare questa modifica:

apiVersion: v1
kind: Pod
...
spec:
  nodeSelector:
      baremetal.cluster.gke.io/lbnode: "true"
...

Servizi NodePort

Kubernetes esegue la Network Address Translation (SNAT) per i servizi NodePort. Per conservare gli indirizzi IP di origine del client, imposta service.spec.externalTrafficPolicy su Local. Kubernetes non eseguirà più SNAT, ma devi assicurarti che i pod vengano eseguiti esattamente sull'IP del nodo che hai scelto.

In entrata

Se le tue applicazioni sono servizi HTTP, puoi ottenere la visibilità dell'IP client configurando i componenti in entrata:

  1. Apri il servizio istio-ingress per la modifica:

    kubectl edit service -n gke-system istio-ingress

  2. Aggiungi externalTrafficPolicy: Local a spec, salva ed esci dall'editor.

    apiVersion: v1
kind: Service
...
spec:
...
  externalTrafficPolicy: Local

  3. Apri il deployment istio-ingress per la modifica:

    kubectl edit deployment -n gke-system istio-ingress

  4. Aggiungi il seguente nodeSelector al deployment, salva ed esci dall'editor.

    apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
...
spec:
  ...
  template:
    ...
    spec:
      ...
      nodeSelector:
          baremetal.cluster.gke.io/lbnode: "true"
...

Ora, tutti i tuoi servizi dietro Ingress vedono un'intestazione X-Forwarded-For con l'IP client, come nell'esempio seguente:

X-Forwarded-For: 21.0.104.4