不支持LoadBalancer的k8s集群如何做TCP四層負載均衡

我們有一個給設備做TCP直連的netty服務,這個服務要支持大量設備的直接連接,并且支持雙向通信(服務端要能夠向指定的設備發送消息,設備也要能向服務端發消息)

這樣的服務多實例部署的時候,就需要做TCP負載均衡。


示意圖

要實現的目標是:

1、TCP負載均衡,客戶端向一個ip和端口發起連接,均衡負載到不同的netty服務上。

2、Netty服務動態伸縮的時候,負載均衡要能夠感知

3、其他服務要能調用Netty服務向指定的設備發送消息,這就需要設備連接成功后,Netty服務要記錄該設備所在服務的ip地址。其他服務請求時將請求路由到指定設備連接的Netty服務上。


服務部署到k8s集群上。然鵝在騰訊云服務器上構建出來的k8s集群不支持LoadBalancer(如果可以,還請各位指點)。

雖然騰訊云有支持tcp負載均衡的產品,不過那個只是在服務器之間的四層負載均衡,如果要部署到k8s里面,需要pod之間的負載均衡。

最新發現這個項目《https://github.com/danderson/metallb》可以實現自建集群支持四層負載均衡

方案一:

Netty服務通過HostPort暴露端口,通過Nginx做upstream(或者通過騰訊云的負載均衡),配置多個k8s主機節點的ip和端口做TCP負載均衡。

upstream nettymq1{

????server 192.168.3.62:28866 weight=1;

????server 192.168.3.63:28866 weight=1;

????server 192.168.3.64:28866 weight=1;

????server 192.168.3.65:28866 weight=1;

}

server{

????listen 28866;

????proxy_pass nettymq1;

}

缺陷:HostPort方式暴露端口,會占用主機端口,一臺主機就只能部署一個服務,同一臺主機上調度兩個就會出現端口沖突。

并且netty服務不支持擴展到多于集群主機的個數。

方案二:

通過k8s的statefulset方式部署,可以給pod產生規則的域名。這樣在Nginx upstream中配置主機節點的ip就變成了配置pod的規則域名的方式。

upstream nettymq1{

????server nettymq-0:28866 weight=1;

????server nettymq-1:28866 weight=1;

????server nettymq-2:28866 weight=1;

????server nettymq-3:28866 weight=1;

}

這樣可以解決方案一中,占用主機端口,一臺主機只能部署一個的問題。

缺陷:由于upstream中配置的是域名,如果是開源版的nginx沒法動態解析域名,域名指向的ip改變之后,nginx無法解析到新ip上。需要nginx-plus版的resolve指令動態更新域名。

并且還是無法動態想擴展多少個就擴展多少個,受限于upstream中配置server個數。

友情提示:openresty 的?ngx_http_dyups_module?模塊只支持http下的upstream更新,不支持stream下的upstream更新。o(╥﹏╥)o


方案三:

這個方案要用到一個開源項目:

?kubernetes-ingerss:GitHub - nginxinc/kubernetes-ingress: NGINX and NGINX Plus Ingress Controllers for Kubernetes

這個?kubernetes-ingerss 跟 Kubernetes 自帶的?NGINX Ingress Controller不是同一個東西。

它的 example/tcp-udp?下就有關于tcp負載均衡的介紹,可以通過configMap動態注冊服務下的pod的ip到nginx的upstream上。看起來可以完美解決動態擴容縮容的問題。

第一步:先要安裝?kubernetes-ingerss

1、將源碼中deployments目錄復制到可以執行kubectl命令的主機上,進入該目錄

2、根據?https://github.com/nginxinc/kubernetes-ingress/blob/master/docs/installation.md 的步驟執行命令即可

Create a Namespace, a SA, the Default Secret and the Customization Config Map

kubectl apply -f common/ns-and-sa.yaml

kubectl apply -f common/default-server-secret.yaml

kubectl apply -f common/nginx-config.yaml

Configure RBAC

kubectl apply -f rbac/rbac.yaml

然后創建負載均衡服務,以下兩種方式選擇一種即可,兩種方式各有優勢,自行選擇即可

Service with the Type LoadBalancer

1.Create a Deployment:只部署一個服務,然后轉發到不同的netty服務

kubectl apply -f deployment/nginx-ingress.yaml

2.Create a DaemonSet:每個主機一個服務

kubectl apply -f daemon-set/nginx-ingress.yaml

以上兩種方式任選其一即可,不要同時安裝兩個


Service with the Type NodePort? 選擇NodePort方式配置負載均衡(這里要根據自己的服務配置需要暴露哪些端口)

kubectl create -f service/nodeport.yaml


上面是兩種負載均衡同時安裝的效果,大家只要安裝其中一種即可,兩個同時存在會出問題

3、配置Netty服務的負載均衡

kubectl apply nginx-netty-config.yaml

nginx-netty-config.yaml 文件如下

kind: ConfigMap

apiVersion: v1

metadata:

????name: nginx-config

????namespace: nginx-ingress

data:

????stream-snippets: |

????????upstream netty-mq-tcp {

????????????server netty-mq:28866; ????????# netty-mq為k8s中部署的netty服務名稱

????????}

? ??????server {

????????????listen 30001;

????????????proxy_pass? netty-mq-tcp;

????????}

4、驗證?

將netty-mq服務修改為多個pod部署,

然后讓多個設備連接 nginx-ingress 暴露的30001端口,即可發現多個設備的連接負載均衡到不同的pod上了。

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