建立混合通訊協定的外部負載平衡器

本文說明如何使用混合通訊協定外部 LoadBalancer 服務，同時處理 TCP 和 UDP 流量，將 Google Kubernetes Engine (GKE) 叢集中執行的應用程式公開至網際網路。

如要進一步瞭解外部直通式網路負載平衡器，請參閱「後端服務型外部直通式網路負載平衡器」。

總覽

如要公開同時使用 TCP 和 UDP 通訊協定的應用程式，可以使用兩個不同的 GKE LoadBalancer 服務，並手動協調共用 IP 位址。不過，這種做法效率不彰，因為需要為單一應用程式管理多個服務，而且可能會導致設定錯誤或 IP 位址配額用盡等問題。

混合通訊協定 LoadBalancer 服務可讓您使用單一服務，同時管理 TCP 和 UDP 的流量。使用單一服務可簡化設定，因為您能同時使用單一 IPv4 位址和一組整合的轉送規則。這項功能適用於外部直通式網路負載平衡器。

事前準備

開始之前，請確認你已完成下列工作：

  • 啟用 Google Kubernetes Engine API。
    • 啟用 Google Kubernetes Engine API
  • 如要使用 Google Cloud CLI 執行這項工作，請安裝並初始化 gcloud CLI。如果您先前已安裝 gcloud CLI，請執行 gcloud components update 指令，取得最新版本。較舊的 gcloud CLI 版本可能不支援執行本文件中的指令。
  • 請確認您有現有的 Autopilot 或 Standard 叢集。如要建立新叢集，請參閱「建立 Autopilot 叢集」。

需求條件

如要建立使用混合通訊協定的外部 LoadBalancer 服務，叢集必須符合下列條件：

  • 混合通訊協定負載平衡僅適用於版本 1.34.1-gke.2190000 以上的新建叢集。
  • 您必須在叢集上啟用 HttpLoadBalancing 外掛程式。
  • 如要為新的外部 LoadBalancer 服務實作負載平衡器，請在服務資訊清單中將 spec.loadBalancerClass 欄位設為 networking.gke.io/l4-regional-external。如果是現有服務，資訊清單中已有 cloud.google.com/l4-rbs: "enabled" 註解，您可以保留註解。

限制

  • 混合通訊協定負載平衡器僅支援 IPv4 位址。

  • 您無法在服務資訊清單中，使用下列終結器混合通訊協定：

    • gke.networking.io/l4-ilb-v1
    • gke.networking.io/l4-netlb-v1

    如果資訊清單有這些終結器，您必須根據上述規定刪除並重新建立 Service。

定價

Google Cloud 會針對任何外部 IP 位址和傳送的資料，按轉送規則向您收費。下表說明指定設定使用的轉送規則和外部 IP 位址數量。詳情請參閱「虛擬私有雲網路定價」。

類型 傳輸層 網際網路層 轉送規則數量 外部 IP 位址數量
外部 單一 (TCP 或 UDP) IPv4 1 1
IPv6 1 1
IPv4 和 IPv6(雙重堆疊) 2 2
混合 (TCP 和 UDP) IPv4 2 1

部署工作負載

本節說明如何部署同時監聽 TCP 和 UDP 連接埠的範例工作負載。請注意，無論您是使用混合通訊協定的 LoadBalancer 服務，還是兩個獨立的單一通訊協定 LoadBalancer 服務，Deployment 設定都相同。

  1. 下列資訊清單適用於監聽通訊埠 8080 的範例應用程式，可處理 TCP 和 UDP 流量。請將下列資訊清單儲存為 mixed-app-deployment.yaml：

    apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: mixed-app-deployment
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: mixed-app
  template:
    metadata:
      labels:
        app: mixed-app
    spec:
      containers:
      - image: gcr.io/kubernetes-e2e-test-images/agnhost:2.6
        name: agnhost
        args: ["serve-hostname", "--port=8080", "--tcp=true", "--udp=true", "--http=false"]
        ports:
          - name: tcp8080
            protocol: TCP
            containerPort: 8080
          - name: udp8080
            protocol: UDP
            containerPort: 8080

  2. 將資訊清單套用至叢集：

    kubectl apply -f mixed-app-deployment.yaml

建立混合通訊協定負載平衡器

建立 LoadBalancer 類型的服務，將部署項目同時公開給 TCP 和 UDP 流量。

  1. 將下列資訊清單儲存為 mixed-protocol-lb.yaml：

    apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: mixed-protocol-lb
spec:
  loadBalancerClass: "networking.gke.io/l4-regional-external"
  type: LoadBalancer
  selector:
    app: mixed-app
  ports:
  - name: tcp-port
    protocol: TCP
    port: 8080
  - name: udp-port
    protocol: UDP
    port: 8080

    上述 Service 有兩個通訊埠，一個用於 TCP，另一個用於 UDP，兩者都位於通訊埠 8080。

  2. 將資訊清單套用至叢集：

    kubectl apply --server-side -f mixed-protocol-lb.yaml

驗證混合通訊協定負載平衡器

建立 Service 後，請確認 GKE 已成功建立負載平衡器。

  1. 檢查 Service：

    kubectl describe service mixed-protocol-lb

    輸出會顯示負載平衡器的外部 IP 位址，以及 TCP 和 UDP 的轉送規則。在輸出內容中驗證下列詳細資料：

    • 系統會自動填入「status.loadBalancer.ingress.ip」欄位的值。
    • 確認外部負載平衡器有下列註解：
      • service.kubernetes.io/tcp-forwarding-rule
      • service.kubernetes.io/udp-forwarding-rule
    • 「Events」部分不含任何錯誤訊息。

更新混合通訊協定負載平衡器

如要更新混合通訊協定負載平衡器上的通訊埠，請編輯服務資訊清單。如要編輯服務，請執行下列指令：

kubectl edit service SERVICE_NAME

將 SERVICE_NAME 改為您的服務名稱。

更新通訊埠

如要更新混合通訊協定負載平衡器上的通訊埠，請修改 Service 資訊清單的 ports 區段。您可以新增、移除或修改連接埠。

以下範例新增 UDP 通訊埠用於串流，以及 TCP 通訊埠用於遊戲伺服器中繼資料：

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: mixed-protocol-lb
spec:
  loadBalancerClass: "networking.gke.io/l4-regional-external"
  type: LoadBalancer
  selector:
    app: mixed-app
  ports:
  - name: tcp-port
    protocol: TCP
    port: 8080
  - name: streaming
    protocol: UDP
    port: 10100
  - name: gameserver-metadata
    protocol: TCP
    port: 10400
  - name: https
    protocol: TCP
    port: 443

將單一通訊協定負載平衡器更新為混合通訊協定

如要將單一通訊協定負載平衡器變更為混合通訊協定負載平衡器，請編輯 Service，加入 TCP 和 UDP 通訊協定的通訊埠。

以下範例會為現有的純 TCP 負載平衡器新增 DNS 的 UDP 連接埠：

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: already-existing-single-protocol-lb
spec:
  loadBalancerClass: "networking.gke.io/l4-regional-external"
  type: LoadBalancer
  selector:
    app: mixed-app
  ports:
  - name: http
    protocol: TCP
    port: 80
  - name: https
    protocol: TCP
    port: 443
  - name: dns
    protocol: UDP
    port: 53

將混合通訊協定負載平衡器更新為單一通訊協定

如要將混合通訊協定負載平衡器變更為單一通訊協定負載平衡器，請移除其中一個通訊協定的所有通訊埠。

以下範例會移除 DNS 的 UDP 連接埠，將負載平衡器轉換為僅限 TCP：

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: already-existing-mixed-protocol-lb
spec:
  loadBalancerClass: "networking.gke.io/l4-regional-external"
  type: LoadBalancer
  selector:
    app: mixed-app
  ports:
  - name: http
    protocol: TCP
    port: 80
  - name: https
    protocol: TCP
    port: 443

刪除混合通訊協定 LoadBalancer

如要刪除 mixed-protocol-lb 外部 LoadBalancer 服務，請執行下列指令：

kubectl delete service mixed-protocol-lb

GKE 會自動移除為 Service 建立的所有負載平衡器資源。

疑難排解

本節說明如何解決混合通訊協定 LoadBalancer 服務的常見問題。

檢查錯誤事件

疑難排解的第一步是檢查與服務相關聯的事件。

  1. 取得服務詳細資料：

    kubectl describe service mixed-protocol-lb

  2. 查看輸出內容結尾的 Events 區段，瞭解是否有任何錯誤訊息。

錯誤：LoadBalancer 不支援混合通訊協定

如果您使用 cloud.google.com/l4-rbs: "enabled" 註解建立服務，在建立混合通訊協定負載平衡器後，可能會看到原始服務控制器發出的警告事件：mixed-protocol is not supported for LoadBalancer。

您可以放心忽略這則訊息，因為支援混合通訊協定的新控制器會正確佈建負載平衡器。

更新後缺少連接埠定義

症狀：

更新同時使用 TCP 和 UDP 的通訊埠 (例如通訊埠 8080) 時，更新後的 Service 會缺少其中一個通訊埠定義。

原因：

這是 Kubernetes 的已知問題。在同一個通訊埠上更新具有多個通訊協定的服務時，用戶端修補程式計算可能會錯誤合併通訊埠清單，導致其中一個通訊埠定義遭到移除。這個問題會影響使用用戶端修補程式的用戶端，例如 kubectl apply 和 Go 用戶端 (含合併修補程式)。

解決方法：

這個問題的解決方法取決於您的用戶端。

  • kubectl：使用 --server-side 標記搭配 kubectl apply：

    kubectl apply --server-side -f YOUR_SERVICE_MANIFEST.yaml

    將 YOUR_SERVICE_MANIFEST 改為您的服務資訊清單名稱。

  • 適用於 go-client：請勿使用合併修補程式。請改用更新呼叫來取代服務。這需要 HTTP PUT 要求，並附上完整的 Service 物件規格。

後續步驟