容器服务 TKE 上服务暴露的几种方式

2020-09-14 10:40:16 浏览数 (1)

作者刘飞鸿，腾讯游戏高级工程师，热衷于开源、云计算相关技术。目前主要负责腾讯游戏后台架构设计和运维工作。

预备知识

1. K8S 上 Service 类型

  • ClusterIP

通过集群的内部 IP 暴露服务，选择该值，服务只能够在集群内部可以访问，这也是默认的 ServiceType。

  • NodePort

通过每个 Node 上的 IP 和静态端口（NodePort）暴露服务。NodePort 服务会路由到 ClusterIP 服务，这个 ClusterIP 服务会自动创建。通过请求:，可以从集群的外部访问一个 NodePort 服务。

  • LoadBalancer

使用云提供商的负载均衡器，可以向外部暴露服务。外部的负载均衡器可以路由到 NodePort 服务和 ClusterIP 服务。

  • ExternalName

通过返回 CNAME 和它的值，可以将服务映射到 externalName 字段的内容（例如， foo.bar.example.com）。没有任何类型代理被创建。本文暂不讨论这种类型。

参考文档：https://cloud.tencent.com/document/product/457/45487

平台相关基础知识

腾讯云容器服务（Tencent Kubernetes Engine ，TKE）基于原生 Kubernetes 提供以容器为核心的、高度可扩展的高性能容器管理服务，完全兼容原生 Kubernetes API ，同时扩展了腾讯云的云硬盘、负载均衡等 kubernetes 插件，为容器化的应用提供高效部署、资源调度、服务发现和动态伸缩等一系列完整功能，解决用户开发、测试及运维过程的环境一致性问题，提高了大规模容器集群管理的便捷性，帮助用户降低成本，提高效率。

2. TKE 上四层网络流量暴露方式

TKE 上默认使用 service-controller 来管理 CLB 上四层监听器和规则。这种方式， CLB 后端绑定每个节点的 NodePort，CLB 接收外界流量，转发到其中一个节点的 NodePort 上，再通过 Kubernetes 内部的负载均衡，使用 iptables 或 ipvs 转发到 Pod。

请求细节过程：

  • 请求流量进入负载均衡
  • 请求被负载均衡转发到某一个节点的 NodePort
  • KubeProxy 将来自 NodePort 的流量进行 NAT 转发，目的地址是随机的一个 Pod
  • 请求进入容器网络，并根据 Pod 地址转发到对应节点
  • 请求来到 Pod 所属节点，转发到 Pod

实现结果如下图：

参考文档：https://cloud.tencent.com/document/product/457/45487

3. TKE 上七层网络流量暴露方式

TKE 上默认使用 l7-lb-controller 作为 Ingress 控制器，它会管理 CLB 上七层监听器和规则。实现原理和请求细节同四层实现，但是在 CLB 层面会根据域名和 URL 来转发到不同的后端 service，同时可以进行 SSL 卸载。

实现细节：

使用 TKE 默认自带的 Ingress，会为每个 Ingress 资源创建一个 CLB 以及 80，443 的 7 层监听器规则(HTTP/HTTPS)，并为 Ingress 每个 location 绑定对应 TKE 各个节点某个相同的 NodePort 作为 rs (每个 location 对应一个 Service，每个 Service 都通过各个节点的某个相同 NodePort 暴露流量)，CLB 根据请求匹配 location 转发到相应的 rs (即 NodePort)，流量到了 NodePort 后会再经过 K8S 的 iptables 或 ipvs 转发给对应的后端 Pod。

实现结果如下图：

4. TKE 上的 VPC-CNI

TKE 通常用的 Global Router 网络模式（网桥方案），还有一种是 VPC-CNI（弹性网卡方案）。VPC-CNI 是 TKE 上一种新的网络模式，为每个 Pod 分配一个 ENI 弹性网卡的 EIP，Pod 间直接通过弹性网卡通信。可以理解为：给每个 Pod 分配了一个内网 IP。

优点：每个 Pod 都可以有内网 IP

缺点：需要分配一个单独的空闲子网

参考文档：https://cloud.tencent.com/document/product/457/41636

5. TKE 上 CLB 直通 Pod

TKE 的 CLB 默认绑定的都是 node 的 IP 和端口，在使用了 VPC-CNI 给 Pod 提供独立内网 IP 之后，CLB 可以直接绑定 Pod。

请求细节过程：

  • 请求流量进入负载均衡
  • 请求被负载均衡转发到某一个 Pod 的 ENI 弹性网卡

参考文档：https://cloud.tencent.com/document/product/457/41897

参考文档：TKE基于弹性网卡直连Pod的网络负载均衡

实现结果如下图，注意图中的 ENI 弹性网卡和 Pod 的实际端口80：

6. TKE 使用已有负载均衡器

先创建 CLB

在 service 的 annotations 添加：

代码语言：javascript复制
service.kubernetes.io/tke-existed-lbid: lb-6swtxxxx

参考文档：https://cloud.tencent.com/document/product/457/45491

7. TKE 使用内网负载均衡器

可以通过指定使用已有内网负载均衡器实现。

也可以通过以下方式动态创建：

在 service 的 annotations 添加：

代码语言：javascript复制
service.kubernetes.io/qcloud-loadbalancer-internal-subnetid: subnet-xxxxxx # value 替换为集群所在 vpc 的其中一个子网 id

8. TKE 部署 Nginx Ingress

当 TKE 的默认 Ingress 实现（CLB 的7层规则）无法满足业务需求时，可以额外部署 Nginx Ingress（一般都用不上）

参考文档：https://cloud.tencent.com/document/product/457/47293

实际业务场景的最佳实践

1. 对集群内暴露流量

【优先】四层协议：

  • 【推荐】使用 ClusterIP 类型的 Service，并通过集群内域名访问
  • 【可选】使用公网 CLB 的四层规则
  • 【不推荐】使用内网 CLB 的四层规则

七层协议：

  • 【推荐】使用 ClusterIP 类型的 Service，并通过集群内域名访问，降级为四层协议
  • 【可选】使用公网 CLB 的七层规则
  • 【不推荐】使用内网 CLB 的七层规则

在集群内使用内网 CLB 需要注意回环问题，故不推荐集群内使用内网 CLB。

2. 对集群外暴露流量

建议生产环境均使用已有 CLB，即先手动创建 CLB，再在相关 Service 或 Ingress 指定 CLB 的 id。

TKE 默认控制器在 Service 使用如下配置：

代码语言：javascript复制
service.kubernetes.io/tke-existed-lbid: lb-6swtxxxx

同时 CLB 开启“启用默认放通”，CLB 和 CVM 之间默认放通，则不用根据 NodePort 调整 CVM 上的安全组，如下图：

【优先】七层协议：

  • 【推荐】 TKE 自带 Ingress（3. TKE 上七层网络流量暴露方式）
  • 【可选】 自行部署Nginx Ingress（8. TKE 部署 Nginx Ingress）

四层协议：

  • 【推荐】TKE 自带 LoadBalancer（2. TKE 上四层网络流量暴露方式）

使用Istio：

Istio 有点类似于 Nginx Ingress，都是先 CLB 四层监听器转发到 NodePort，再通过 istio-ingressgateway 这个 service 定义的规则，转发到 istio-ingressgateway-xx 这个 Pod，再转发到集群内其他 Istio Sidecar。

tcp/ip 负载均衡 负载均衡缓存 https

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