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openELB 介绍

k8s 集群安装 openELB

OpenELB 是一个开源的云原生负载均衡器实现,可以在基于裸金属服务器、边缘以及虚拟化的 Kubernetes 环境中使用 LoadBalancer 类型的 Service 对外暴露服务。OpenELB 项目最初由 KubeSphere 社区发起,目前已作为 CNCF 沙箱项目加入 CNCF 基金会,由 OpenELB 开源社区维护与支持。

与 MetalLB 类似,OpenELB 也拥有两种主要工作模式:Layer2 模式和 BGP 模式。OpenELB 的 BGP 模式目前暂不支持 IPv6。 无论是 Layer2 模式还是 BGP 模式,核心思路都是通过某种方式将特定 VIP 的流量引到 k8s 集群中,然后再通过 kube-proxy 将流量转发到后面的特定服务。

 

这2中模式, 选择 那种都可以,  BGP 模式安装负载点,用起来也比较方便。

1.1 Layer2 模式

Layer2 模式需要我们的 k8s 集群基础环境支持发送 anonymous ARP/NDP packets。因为 OpenELB 是针对裸金属服务器设计的,因此如果是在云环境中部署,需要注意是否满足条件。

 

  • 图中有一个类型为 LoadBalancer 的 Service,其 VIP 为 192.168.0.91(和 k8s 的节点相同网段),后端有两个 pod(分别为 pod1 和 pod2)

  • 安装在 Kubernetes 集群中的 OpenELB 随机选择一个节点(图中为 worker 1)来处理 Service 请求。当局域网中出现 arp request 数据包来查询 192.168.0.91 的 mac 地址的时候,OpenELB 会进行回应(使用 worker 1 的 MAC 地址),此时路由器(也可能是交换机)将 Service 的 VIP 192.168.0.91 和 worker 1 的 MAC 地址绑定,之后所有请求到 192.168.0.91 的数据包都会被转发到 worker1 上

  • Service 流量到达 worker 1 后, worker 1 上的 kube-proxy 将流量转发到后端的两个 pod 进行负载均衡,这些 pod 不一定在 work1 上

 

主要的工作流程就如同上面描述的一般,但是还有几个需要额外注意的点:

  • 如果 worker 1 出现故障,OpenELB 会重新向路由器发送 APR/NDP 数据包,将 Service IP 地址映射到 worker 2 的 MAC 地址,Service 流量切换到 worker 2

  • 主备切换过程并不是瞬间完成的,中间会产生一定时间的服务中断(具体多久官方也没说,实际上应该是却决于检测到节点宕机的时间加上重新选主的时间)

  • 如果集群中已经部署了多个 openelb-manager 副本,OpenELB 使用 Kubernetes 的领导者选举特性算法来进行选主,从而确保只有一个副本响应 ARP/NDP 请求

1.2 BGP 模式

OpenELB 的 BGP 模式使用的是gobgp实现的 BGP 协议,通过使用 BGP 协议和路由器建立 BGP 连接并实现 ECMP 负载均衡,从而实现高可用的 LoadBalancer。

 

  • 图中有一个类型为 LoadBalancer 的 Service,其 VIP 为 172.22.0.2(和 k8s 的节点不同网段),后端有两个 pod(分别为 pod1 和 pod2)

  • 安装在 Kubernetes 集群中的 OpenELB 与 BGP 路由器建立 BGP 连接,并将去往 172.22.0.2 的路由发布到 BGP 路由器,在配置得当的情况下,路由器上面的路由表可以看到 172.22.0.2 这个 VIP 的下一条有多个节点(均为 k8s 的宿主机节点)

  • 当外部客户端机器尝试访问 Service 时,BGP 路由器根据从 OpenELB 获取的路由,在 master、worker 1 和 worker 2 节点之间进行流量负载均衡。Service 流量到达一个节点后,该节点上的 kube-proxy 将流量转发到后端的两个 pod 进行负载均衡,这些 pod 不一定在该节点上

1.3 注意事项

>配置 ARP 参数

部署 Layer2 模式需要把 k8s 集群中的 ipvs 配置打开strictARP,开启之后 k8s 集群中的 `kube-proxy` 会停止响应 `kube-ipvs0` 网卡之外的其他网卡的 arp 请求,而由 MetalLB 接手处理。

`strict ARP` 开启之后相当于把 将 `arp_ignore` 设置为 1 并将 `arp_announce` 设置为 2 启用严格的 ARP,这个原理和 LVS 中的 DR 模式对 RS 的配置一样。

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白眉大叔

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