摘要：部署只是一種規(guī)則，控制器組件會將這一規(guī)則應(yīng)用于實際負(fù)載均衡器中。原因是功能僅允許將端口用于路由，負(fù)載均衡器和則可作為全局啟動。負(fù)載均衡的限制提供了功能豐富的負(fù)載均衡器支持詳細(xì)介紹在此。截至目前，我們暫時無法使用工具將負(fù)載均衡器配置從轉(zhuǎn)換為。

如果您的應(yīng)用程序是面向大量用戶、會吸引大量流量，那么一個不變的目標(biāo)一定是在高效滿足用戶需求的同時、不讓用戶感知到任何類似于“服務(wù)器繁忙！”的情況。這一訴求的典型解決方案是橫向擴(kuò)展部署，以便有多個應(yīng)用程序容器可以為用戶請求提供服務(wù)。但是，這種技術(shù)需要可靠的路由功能，需要可以有效地在多個服務(wù)器之間分配流量。本文分享的內(nèi)容就是要解決負(fù)載均衡解決方案的問題。

Rancher 1.6是Docker和Kubernetes的容器編排平臺，為負(fù)載均衡提供了功能豐富的支持。在Rancher 1.6中，用戶可以通過使用開箱即用的HAProxy負(fù)載均衡器，來提供基于HTTP / HTTPS / TCP主機(jī)名/路徑的路由。

而在本文中，我們將探討如何在原生使用Kubernetes進(jìn)行編排的Rancher 2.0平臺上實現(xiàn)這些流行的負(fù)載均衡技術(shù)。

Rancher 2.0 負(fù)載均衡功能

通過Rancher 2.0，用戶可以開箱即用地使用由NGINX Ingress Controller支持的原生Kubernetes Ingress功能進(jìn)行7層負(fù)載均衡。因為Kubernetes Ingress僅支持HTTP和HTTPS協(xié)議，所以目前如果您使用的是Ingress支持，那么負(fù)載均衡僅限于上述這兩種協(xié)議。

對于TCP協(xié)議，Rancher 2.0支持在部署Kubernetes集群的云上配置第4層TCP負(fù)載均衡器。后文中我們還將介紹如何通過ConfigMaps為TCP均衡配置NGINX Ingress Controller。

HTTP/HTTPS 負(fù)載均衡功能

在Rancher 1.6中，您添加了端口/服務(wù)規(guī)則以配置HAProxy負(fù)載均衡器，以均衡目標(biāo)服務(wù)。您還可以配置基于主機(jī)名/路徑的路由規(guī)則。

例如，下面讓我們來看看一個在Rancher 1.6上啟動了兩個容器的服務(wù)。啟動的容器正在監(jiān)聽私有80端口。

為了均衡兩個容器之間的外部流量，我們可以為應(yīng)用程序創(chuàng)建一個負(fù)載均衡器，如下所示。在這里，我們會配置負(fù)載均衡器，將進(jìn)入端口80的所有流量轉(zhuǎn)發(fā)到目標(biāo)服務(wù)的容器端口，然后Rancher 1.6在負(fù)載均衡器服務(wù)上放置了一個方便的鏈接到公共端點。

Rancher 2.0提供了一種使用非常相似的、由NGINX Ingress Controller支持的、使用Kubernetes Ingress的負(fù)載均衡器功能。下文中我們一起來看看我們該如何做。

Rancher 2.0 Ingress Controller部署

Ingress只是一種規(guī)則，控制器組件會將這一規(guī)則應(yīng)用于實際負(fù)載均衡器中。實際負(fù)載均衡器可以在集群外部運行，也可以在集群中部署。

通過RKE（Rancher Kubernetes安裝程序），Rancher 2.0讓用戶可以開箱即用地在配置的集群上部署NGINX Ingress Controller和負(fù)載均衡器，以處理Kubernetes Ingress規(guī)則。請注意，NGINX Ingress Controller默認(rèn)安裝在RKE配置的集群上。通過云提供商（如GKE）配置的集群具有自己的Ingress Controller來配置負(fù)載均衡器。本文的范圍僅適用于使用RKE安裝的NGINX Ingress Controller。

RKE將NGINX Ingress Controller部署為Kubernetes DaemonSet——因此NGINX實例會部署在集群中的每個節(jié)點上。NGINX就像一個Ingress Controller，在整個集群中監(jiān)聽Ingress創(chuàng)建，它還會將自身配置為滿足Ingress規(guī)則的負(fù)載均衡器。DaemonSet配置有hostNetwork以暴露兩個端口——端口80和端口443。有關(guān)如何部署NGINX Ingress Controller DaemonSet和部署配置選項的詳細(xì)信息，請參閱此處：

https://rancher.com/docs/rke/...

如果您是Rancher 1.6用戶，那么將Rancher 2.0 Ingress Controller以DaemonSet的形式部署，會帶來一些你需要知悉的重要的改變。

在Rancher 1.6中，您可以在堆棧中部署可擴(kuò)展的負(fù)載均衡器服務(wù)。因此，如果您在Cattle環(huán)境中有四臺主機(jī)，則可以部署一臺規(guī)模為2的負(fù)載均衡器服務(wù)，并通過端口80在這兩個主機(jī)IP地址上指向您的應(yīng)用程序。然后，您還可以在剩余的兩臺主機(jī)上啟動另一臺負(fù)載均衡器，以通過端口80再次均衡不同的服務(wù)（因為負(fù)載均衡器使用不同的主機(jī)IP地址）。

Rancher 2.0 Ingress Controller是一個DaemonSet——因此它全局部署在所有可調(diào)度節(jié)點上，以便為整個Kubernetes集群提供服務(wù)。因此，在對Ingress規(guī)則進(jìn)行編程時，你需要使用唯一的主機(jī)名和路徑指向工作負(fù)載，因為負(fù)載均衡器節(jié)點IP地址和端口80/443是所有工作負(fù)載的公共訪問點。

現(xiàn)在讓我們看看如何使用Ingress將上述1.6示例部署到Rancher 2.0上。在Rancher UI上，我們可以導(dǎo)航到Kubernetes Cluster和Project，并選擇【部署工作負(fù)載／Deploy Workloads】功能，在命名空間下部署所需鏡像的工作負(fù)載。讓我們將工作負(fù)載的規(guī)模設(shè)置為兩個副本，如下所示：

以下是工作負(fù)載選項卡上部署和列出工作負(fù)載的方式：

要達(dá)到這兩個pod之間的均衡，您必須創(chuàng)建Kubernetes Ingress規(guī)則。要創(chuàng)建此規(guī)則，請導(dǎo)航到您的集群和項目，然后選擇“ 負(fù)載均衡”選項卡。

與Rancher 1.6中的服務(wù)/端口規(guī)則類似，您可以在此處指定針對工作負(fù)載的容器端口的規(guī)則。

基于主機(jī)和路徑的路由

Rancher 2.0允許您添加基于主機(jī)名或URL路徑的Ingress規(guī)則。根據(jù)您的規(guī)則，NGINX Ingress Controller將流量路由到多個目標(biāo)工作負(fù)載。下面讓我們看看如何使用相同的Ingress規(guī)范將流量路由到命名空間中的多個服務(wù)。比如如下兩個在命名空間中部署的工作負(fù)載：

我們可以使用相同的主機(jī)名但不同的路徑添加Ingress來均衡這兩個工作負(fù)載的流量。

Rancher 2.0還為Ingress記錄中的工作負(fù)載提供了方便的鏈接。如果配置外部DNS以對DNS記錄進(jìn)行編程，則可以將此主機(jī)名映射到Kubernetes Ingress地址。

Ingress地址是您的集群中Ingress Controller為您的工作負(fù)載分配的IP地址。您可以通過瀏覽此IP地址來達(dá)到工作負(fù)載。使用kubectl查看控制器分配入口地址。

您可以使用Curl來測試基于主機(jī)名/路徑的路由規(guī)則是否正常工作，如下所示：

以下是使用基于主機(jī)名/路徑的規(guī)則的Rancher 1.6配置規(guī)范，與2.0 Kubernetes Ingress YAML規(guī)范進(jìn)行比較：

HTTPS /證書選項

Rancher 2.0 Ingress功能還支持HTTPS協(xié)議。您可以在配置Ingress規(guī)則時上載證書并使用它們，如下所示：

添加Ingress規(guī)則時選擇證書：

Ingress限制

盡管Rancher 2.0支持HTTP- / HTTPS-基于主機(jī)名/路徑的負(fù)載均衡，但要突出的一個重要區(qū)別是在為工作負(fù)載配置Ingress時需要使用唯一的主機(jī)名/路徑。原因是Ingress功能僅允許將端口80/443用于路由，負(fù)載均衡器和Ingress Controller則可作為DaemonSet全局啟動。

從最新的Rancher 2.x版本開始，Kubernetes Ingress不支持TCP協(xié)議，但我們將在下一節(jié)中討論使用NGINX Ingress Controller的解決方法。

TCP負(fù)載均衡選項

四層負(fù)載均衡器

對于TCP協(xié)議，Rancher 2.0支持在部署Kubernetes集群的云提供程序中配置四層負(fù)載均衡器。為集群配置此負(fù)載均衡器設(shè)備后，Layer-4 Load Balancer在工作負(fù)載部署期間選擇for port-mapping 選項時，Rancher會創(chuàng)建Load Balancer服務(wù)。此服務(wù)會讓Kubernetes的相應(yīng)云提供商配置負(fù)載均衡器設(shè)備。然后，此設(shè)備將外部流量路由到您的應(yīng)用程序pod。請注意，上述功能需要該Kubernetes云提供商滿足負(fù)載均衡器服務(wù)的要求，按此文檔配置：

https://rancher.com/docs/ranc...

一旦負(fù)載均衡器配置成功，Rancher將在Rancher UI中為您的工作負(fù)載的公共端點提供一個鏈接。

通過ConfigMaps支持NGINX Ingress Controller TCP

如上所述，Kubernetes Ingress本身不支持TCP協(xié)議。因此，即使TCP不是NGINX的限制，也無法通過Ingress創(chuàng)建來配置NGINX Ingress Controller以進(jìn)行TCP負(fù)載均衡。

但是，您可以通過創(chuàng)建一個Kubernetes ConfigMap，來使用NGINX的TCP負(fù)載均衡功能，具體可參閱這里：https://github.com/kubernetes...。您可以創(chuàng)建Kuberenetes ConfigMap對象，來將pod配置參數(shù)存儲為鍵值對，與pod鏡像分開，更多細(xì)節(jié)可以參考這里：

https://kubernetes.io/docs/ta...

要配置NGINX以通過TCP暴露服務(wù)，您可以添加或更新命名空間tcp-services中的ConfigMap ingress-nginx。此命名空間還包含NGINX Ingress Controller pod。

ConfigMap條目中的密鑰應(yīng)該是您要公開訪問的TCP端口，其值應(yīng)為格式:。如上所示，我暴露了Default命名空間中存在的兩個工作負(fù)載。例如，上面ConfigMap中的第一個條目告訴NGINX我想在外部端口上暴露運行在default命名空間上的myapp工作負(fù)載，并監(jiān)聽在外部端口6790上的私有端口80。

將這些條目添加到Configmap，將自動更新NGINX pod，以配置這些工作負(fù)載來進(jìn)行TCP負(fù)載均衡。您可以執(zhí)行部署在ingress-nginx命名空間中的這些pod，并查看如何在/etc/nginx/nginx.conf文件中配置這些TCP端口。:在NGINX配置/etc/nginx/nginx.conf更新后，應(yīng)該可以使用公開的工作負(fù)載。如果它們不可訪問，則可能必須使用NodePort服務(wù)來暴露TCP端口。

Rancher 2.0負(fù)載均衡的限制

Cattle提供了功能豐富的負(fù)載均衡器支持（詳細(xì)介紹在此：https://rancher.com/docs/ranc...）。其中一些功能在Rancher 2.0中暫時沒有等效功能：

當(dāng)前NGINX Ingress Controller不支持SNI。

TCP負(fù)載均衡需要集群中的云提供程序啟用的負(fù)載均衡器設(shè)備。Kubernetes上沒有對TCP的Ingress支持。

只能通過Ingress為端口80/443配置HTTP / HTTPS路由。此外，Ingress Controller作為Daemonset進(jìn)行全局部署，而不是作為可擴(kuò)展服務(wù)啟動。此外，用戶無法隨機(jī)分配外部端口來進(jìn)行負(fù)載均衡。因此，用戶需要確保它們配置的主機(jī)名/路徑組合是唯一的，以避免使用相同的兩個端口發(fā)生路由沖突。

無法指定端口規(guī)則優(yōu)先級和排序。

Rancher 1.6增加了對draining后端連接和drain超時的支持。Rancher 2.0暫不支持此功能。

目前在Rancher 2.0中，不支持指定自定義粘性策略和自定義負(fù)載均衡器配置以附加到默認(rèn)配置。原生Kubernetes對此有一定的支持，不過也只限于定制NGINX配置：

https://kubernetes.github.io/...。

將負(fù)載均衡器配置從Docker Compose遷移到Kubernetes YAML？

Rancher 1.6通過啟動自己的微服務(wù)提供負(fù)載均衡器支持，該微服務(wù)啟動并配置了HAProxy。用戶添加的負(fù)載均衡器配置在rancher-compose.yml文件中指定，而不是標(biāo)準(zhǔn)的docker-compose.yml。Kompose工具適用于標(biāo)準(zhǔn)的docker-compose參數(shù)，但在本文的情況下，是無法解析Rancher負(fù)載均衡器配置結(jié)構(gòu)的。截至目前，我們暫時無法使用Kompose工具將負(fù)載均衡器配置從Docker Compose轉(zhuǎn)換為Kubernetes YAML。

結(jié) 論

由于Rancher 2.0基于Kubernetes并使用NGINX Ingress Controller（與Cattle使用HAProxy相比），因此原先Rancher 1.6中Cattle支持的一些負(fù)載均衡器的功能目前暫時沒有直接等效功能。但是，Rancher 2.0支持流行的HTTP / HTTPS基于主機(jī)名/路徑的路由，這種路由最常用于實際部署。還通過Kubernetes Load Balancer服務(wù)使用云提供商提供四層（TCP）支持。2.0中的負(fù)載均衡功能也具有類似的直觀UI體驗。

Kubernetes生態(tài)系統(tǒng)在不斷發(fā)展，我相信我們能找到更多適合所有負(fù)載均衡細(xì)微差別的解決方案！