Criando um Balanceador de Carga Externo

Esta página mostra como criar um balanceador de carga externo para um service em execução em um cluster Kubernetes.

Criando um Service, você tem a opção de criar automaticamente um balanceador de carga em nuvem. Isso fornece um endereço IP acessível externamente que envia tráfego para a porta correta nos nós do seu cluster, desde que seu cluster seja executado em um ambiente suportado e esteja configurado com o pacote do provedor de balanceador de carga em nuvem correto.

Você também pode usar um Ingress no lugar de Service.

Para obter mais informações, verifique a documentação do Ingress.

Antes de você começar

Você precisa ter um cluster do Kubernetes e a ferramenta de linha de comando kubectl deve estar configurada para se comunicar com seu cluster. É recomendado executar esse tutorial em um cluster com pelo menos dois nós que não estejam atuando como hosts de camada de gerenciamento. Se você ainda não possui um cluster, pode criar um usando o minikube ou pode usar um dos seguintes ambientes:

• Killercoda
• Play with Kubernetes

Seu cluster deve estar em execução em uma nuvem ou em outro ambiente que já tenha suporte para configurar balanceadores de carga externos.

Criando um service

Criando um service com base em um manifesto

Para criar um balanceador de carga externo, adicione a seguinte linha ao manifesto do service:

    type: LoadBalancer

Seu manifesto pode se parecer com:

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: example-service
spec:
  selector:
    app: example
  ports:
    - port: 8765
      targetPort: 9376
  type: LoadBalancer

Criando um Service usando o kubectl

Como alternativa, você pode criar o service com o comando kubectl expose e a flag --type=LoadBalancer:

kubectl expose deployment example --port=8765 --target-port=9376 \
        --name=example-service --type=LoadBalancer

Esse comando cria um novo service usando os mesmos seletores do recurso referenciado (no caso do exemplo acima, um Deployment chamado example).

Para obter mais informações, incluindo flags opcionais, consulte a referência do comando kubectl expose reference.

Encontrando seu endereço IP

Você pode encontrar o endereço IP criado para o seu service obtendo as informações do service por meio do kubectl:

kubectl describe services example-service

que devem produzir resultados semelhantes a:

Name:                     example-service
Namespace:                default
Labels:                   app=example
Annotations:              <none>
Selector:                 app=example
Type:                     LoadBalancer
IP Families:              <none>
IP:                       10.3.22.96
IPs:                      10.3.22.96
LoadBalancer Ingress:     192.0.2.89
Port:                     <unset>  8765/TCP
TargetPort:               9376/TCP
NodePort:                 <unset>  30593/TCP
Endpoints:                172.17.0.3:9376
Session Affinity:         None
External Traffic Policy:  Cluster
Events:                   <none>

O endereço IP do balanceador de carga é listado ao lado de LoadBalancer Ingress.

minikube service example-service --url

Preservando o IP de origem do cliente

Por padrão, o IP de origem visto no contêiner de destino não é o IP de origem original do cliente. Para permitir a preservação do IP do cliente, os seguintes campos podem ser configurados no .spec do Service:

• .spec.externalTrafficPolicy - indica se este Service deseja rotear o tráfego externo para endpoints locais do nó ou em todo o cluster. Existem duas opções disponíveis: Cluster (padrão) e Local. Cluster oculta o IP de origem do cliente e pode causar um segundo salto para outro nó, mas deve ter uma boa distribuição geral de carga. Local preserva o IP de origem do cliente e evita um segundo salto para Service do tipo LoadBalancer e NodePort, mas corre o risco de uma distribuição de tráfego potencialmente desequilibrada.

• .spec.healthCheckNodePort - especifica a porta de verificação de integridade (número de porta numérico) para o service. Se você não especificar healthCheckNodePort, o controlador de service alocará uma porta do intervalo NodePort do seu cluster. Você pode configurar esse intervalo definindo uma opção de linha de comando do servidor de API, --service-node-port-range. O Service usará o valor healthCheckNodePort especificado pelo usuário, se você o especificar, desde que o tipo do Service esteja definido como LoadBalancer e externalTrafficPolicy esteja definido como Local.

A definição externalTrafficPolicy: Local no manifesto do Service ativa esse recurso. Por exemplo:

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: example-service
spec:
  selector:
    app: example
  ports:
    - port: 8765
      targetPort: 9376
  externalTrafficPolicy: Local
  type: LoadBalancer

Ressalvas e limitações ao preservar IPs de origem

Os service de balanceamento de carga de alguns provedores de nuvem não permitem configurar pesos diferentes para cada destino.

Como cada destino recebe o mesmo peso no balanceamento de tráfego para os Nós, o tráfego externo não é distribuído igualmente entre os Pods. Isso ocorre porque o balanceador de carga externo não considera o número de Pods por Nó.

Quando NumServicePods << NumNodes ou NumServicePods >> NumNodes, uma distribuição relativamente próxima da igualdade será observada, mesmo sem pesos.

O tráfego interno Pod-a-Pod deve apresentar um comportamento similar aos services ClusterIP, com a mesma probabilidade entre todos os Pods.

Limpeza de balanceadores de carga

Em um caso normal, ao excluir um Service do tipo LoadBalancer, os recursos de balanceamento de carga no provedor de nuvem são automaticamente removidos. Porém, existem casos onde esses recursos permanecem ativos, mesmo após a exclusão do Service. Para resolver esse problema, foi introduzida a Proteção por Finalizadores para LoadBalancers de Service. Essa proteção utiliza finalizadores, que são mecanismos que impedem a exclusão de um Serviço até que os recursos de balanceamento de carga associados também sejam removidos.

Para Service do tipo LoadBalancer, o controlador de service utiliza um finalizador chamado service.kubernetes.io/load-balancer-cleanup. Esse finalizador funciona como um mecanismo de segurança, impedindo a exclusão do Service até que o recurso de balanceamento de carga associado seja removido. Essa medida evita a existência de recursos de balanceamento de carga órfãos, mesmo em situações inesperadas, como a falha do controlador de service.

Provedores de balanceamento de carga externo

É importante ressaltar que o roteamento e distribuição do tráfego para essa funcionalidade são realizados por um balanceador de carga que não faz parte do cluster Kubernetes.

Quando um Serviço é configurado como LoadBalancer, o Kubernetes garante o acesso interno aos pods do Serviço (como no tipo ClusterIP) e também integra o Serviço com um balanceador de carga externo. A camada de gerenciamento do Kubernetes é responsável por criar o balanceador de carga externo no provedor de nuvem, configurar as verificações de integridade (quando necessárias) e as regras de filtragem de pacotes (quando necessárias). Assim que o provedor de nuvem aloca um endereço IP ao balanceador de carga, a camada de gerenciamento o adiciona ao objeto de Serviço, tornando-o acessível externamente.

Próximos passos

• Siga o tutorial Conectando Aplicações com Services
• Saiba mais sobre Service
• Saiba mais sobre Ingress