k8s keepalived 负载均衡，k8s如何负载均衡

欧气 2024年09月28日 02:35 4 0

标题：《深入剖析 K8s 中 Keepalived 负载均衡的实现与应用》

一、引言

在当今的云计算和容器化时代，Kubernetes（K8s）作为一种广泛应用的容器编排平台，为应用的部署、管理和扩展提供了强大的功能，而在 K8s 环境中，实现高效的负载均衡对于确保应用的高可用性和性能至关重要，Keepalived 作为一种常用的负载均衡解决方案，在 K8s 中发挥着重要的作用，本文将详细介绍 K8s 中 Keepalived 负载均衡的工作原理、配置方法以及实际应用案例，帮助读者深入理解和掌握这一关键技术。

二、Keepalived 简介

Keepalived 是一个基于 VRRP（Virtual Router Redundancy Protocol，虚拟路由器冗余协议）的高可用解决方案，它可以在一组路由器或服务器之间实现自动故障转移和负载均衡，在 K8s 中，Keepalived 通常用于实现服务的负载均衡和高可用性，通过监测后端服务器的状态，并根据预设的策略将流量转发到健康的服务器上。

三、K8s 中 Keepalived 的工作原理

在 K8s 中，Keepalived 通常作为一个 DaemonSet 部署在集群中的每个节点上，它通过与其他 Keepalived 实例进行通信，选举出一个主节点来负责处理流量，并将备份节点置于待命状态，当主节点出现故障时，备份节点会自动接管流量，并继续提供服务。

Keepalived 还可以根据后端服务器的健康状态进行动态负载均衡，它通过发送探测请求来检测后端服务器的可用性，并根据检测结果将流量分配到健康的服务器上，Keepalived 还支持多种负载均衡算法，如轮询、加权轮询、最小连接数等，可以根据实际需求进行灵活配置。

四、K8s 中 Keepalived 的配置方法

在 K8s 中，配置 Keepalived 非常简单，需要创建一个 Keepalived 配置文件，定义主节点和备份节点的 IP 地址、虚拟 IP 地址、负载均衡算法等参数，将配置文件挂载到 Keepalived 容器中，并启动 Keepalived 服务。

以下是一个简单的 Keepalived 配置文件示例：

vrrp_instance VI_1 {
    state MASTER
    interface eth0
    virtual_router_id 51
    priority 100
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass 1111
    }
    virtual_ipaddress {
        192.168.1.100/24
    }
    track_script {
        check_nginx
    }
}
vrrp_script check_nginx {
    script "/usr/local/bin/check_nginx.sh"
    interval 2
    fall 2
    rise 2
}

在上述配置文件中，定义了一个名为 VI_1 的 VRRP 实例，状态为主节点，绑定到 eth0 网络接口，虚拟路由器 ID 为 51，优先级为 100，通告间隔为 1 秒，认证类型为密码认证，密码为 1111，还定义了一个虚拟 IP 地址 192.168.1.100/24，并通过 track_script 选项指定了一个脚本用于检测后端服务器的状态。

需要创建一个脚本用于检测后端服务器的状态，以下是一个简单的脚本示例：

#!/bin/bash
Check if Nginx is running
if systemctl status nginx | grep "Active: active (running)" > /dev/null; then
    exit 0
else
    exit 2
fi

在上述脚本中，使用 systemctl status 命令检查 Nginx 是否正在运行，如果正在运行，则返回 0，表示服务器正常；否则，返回 2，表示服务器故障。

将配置文件和脚本挂载到 Keepalived 容器中，并启动 Keepalived 服务，以下是一个简单的 Deployment 示例：

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
    name: keepalived
spec:
    replicas: 2
    selector:
        matchLabels:
            app: keepalived
    template:
        metadata:
            labels:
                app: keepalived
        spec:
            containers:
            - name: keepalived
                image: keepalived:1.3.5
                ports:
                - containerPort: 84
                volumeMounts:
                - name: keepalived-config
                    mountPath: /etc/keepalived
                - name: check-script
                    mountPath: /usr/local/bin
            volumes:
            - name: keepalived-config
                configMap:
                    name: keepalived-config
            - name: check-script
                configMap:
                    name: check-script

在上述 Deployment 示例中，创建了一个名为 keepalived 的 Deployment，包含两个副本，每个副本都运行一个 Keepalived 容器，并将配置文件和脚本挂载到容器中，还创建了一个 ConfigMap 用于存储 Keepalived 配置文件和脚本。

五、K8s 中 Keepalived 的实际应用案例

下面是一个 K8s 中使用 Keepalived 实现服务负载均衡的实际应用案例，假设我们有一个 Nginx 服务，需要在 K8s 集群中实现负载均衡。

创建一个 Nginx 服务：

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
    name: nginx
spec:
    replicas: 3
    selector:
        matchLabels:
            app: nginx
    template:
        metadata:
            labels:
                app: nginx
        spec:
            containers:
            - name: nginx
                image: nginx:1.19.6
                ports:
                - containerPort: 80

创建一个 Keepalived 服务：

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
    name: keepalived
spec:
    type: ClusterIP
    selector:
        app: keepalived
    ports:
    - port: 84
      targetPort: 84

创建一个 Ingress 资源，将 Nginx 服务暴露到外部：

apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: Ingress
metadata:
    name: nginx
spec:
    rules:
    - host: nginx.example.com
      http:
        paths:
        - path: /
          pathType: Prefix
          backend:
            service:
              name: nginx
              port:
                number: 80

在上述应用案例中，创建了一个 Nginx 服务，包含三个副本，创建了一个 Keepalived 服务，用于实现 Nginx 服务的负载均衡，创建了一个 Ingress 资源，将 Nginx 服务暴露到外部。

当用户访问 nginx.example.com 时，Ingress 资源会将请求转发到 Keepalived 服务，Keepalived 服务会根据负载均衡算法将请求转发到健康的 Nginx 副本上，Keepalived 还会监测 Nginx 副本的状态，并在出现故障时自动切换到其他健康的副本上。

六、结论

通过本文的介绍，我们深入了解了 K8s 中 Keepalived 负载均衡的工作原理、配置方法以及实际应用案例，Keepalived 作为一种常用的负载均衡解决方案，在 K8s 中发挥着重要的作用，它可以帮助我们实现服务的高可用性和负载均衡，提高系统的性能和可靠性，在实际应用中，我们可以根据具体需求灵活配置 Keepalived，以满足不同的业务需求。

标签： #K8S #Keepalived #负载均衡