Kubernetes LoadBalancer

Kubernetes LoadBalancer 是 Kubernetes 中一种服务类型，用于将外部流量分发到集群内的多个 Pod。它通常与云服务提供商的负载均衡器集成，自动创建外部负载均衡器，并将流量路由到匹配的 Service。本指南将详细介绍 LoadBalancer 的概念、工作原理、配置方法及实际应用场景。

概述[编辑 | 编辑源代码]

LoadBalancer 是 Kubernetes Service 的一种类型，扩展了 NodePort 的功能。当创建一个 LoadBalancer 类型的 Service 时，Kubernetes 会：

分配一个集群内部的 ClusterIP。
在每个节点上开放一个 NodePort。
自动请求云提供商（如 AWS、GCP、Azure）配置一个外部负载均衡器，将流量转发到该 Service。

LoadBalancer 适用于需要从集群外部访问服务的场景，例如公开 Web 应用程序或 API。

LoadBalancer 的工作流程如下： 1. 用户创建 LoadBalancer 类型的 Service。 2. Kubernetes 控制平面与云提供商 API 交互，请求创建负载均衡器。 3. 云提供商配置负载均衡器，并将其指向集群的 NodePort。 4. 外部流量通过负载均衡器的 IP 或 DNS 名称进入，并分发到各个节点上的 NodePort。 5. 节点上的 kube-proxy 将流量转发到后端 Pod。

配置 LoadBalancer Service[编辑 | 编辑源代码]

以下是一个典型的 LoadBalancer Service 的 YAML 配置示例：

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: my-loadbalancer-service
spec:
  type: LoadBalancer
  selector:
    app: my-app
  ports:
    - protocol: TCP
      port: 80
      targetPort: 8080

字段说明[编辑 | 编辑源代码]

type: LoadBalancer：指定 Service 类型为 LoadBalancer。
selector：定义哪些 Pod 属于该 Service（通过标签匹配）。
ports：

 * port：Service 暴露的端口（外部访问的端口）。
 * targetPort：Pod 上监听的端口。

示例：部署 LoadBalancer Service[编辑 | 编辑源代码]

假设我们有一个名为 `my-app` 的 Deployment，运行在端口 8080 上：

1. 创建 Deployment：

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: my-app
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: my-app
  template:
    metadata:
      labels:
        app: my-app
    spec:
      containers:
      - name: my-app
        image: nginx:latest
        ports:
        - containerPort: 8080

2. 应用 LoadBalancer Service：

kubectl apply -f loadbalancer-service.yaml

3. 检查 Service 状态：

kubectl get svc my-loadbalancer-service

输出示例：

NAME                      TYPE           CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP     PORT(S)        AGE
my-loadbalancer-service   LoadBalancer   10.96.123.456   203.0.113.10    80:32456/TCP   1m

EXTERNAL-IP 是云提供商分配的负载均衡器 IP。
访问 `http://203.0.113.10` 将流量路由到后端 Pod。

高级配置[编辑 | 编辑源代码]

特定云提供商注解[编辑 | 编辑源代码]

不同云提供商支持通过注解（annotations）自定义负载均衡器行为。例如，在 AWS 上配置 HTTPS 负载均衡器：

metadata:
  annotations:
    service.beta.kubernetes.io/aws-load-balancer-ssl-cert: "arn:aws:acm:us-west-2:123456789012:certificate/xxxxxx"
    service.beta.kubernetes.io/aws-load-balancer-backend-protocol: "http"

保留客户端 IP[编辑 | 编辑源代码]

默认情况下，负载均衡器会屏蔽客户端 IP。如需保留，可配置 `externalTrafficPolicy`：

spec:
  externalTrafficPolicy: Local

实际应用场景[编辑 | 编辑源代码]

1. 公开 Web 应用：将前端服务暴露给互联网用户。 2. API 网关：为微服务架构提供统一的入口。 3. 混合云部署：在跨云环境中分发流量。

限制与注意事项[编辑 | 编辑源代码]

LoadBalancer 依赖于云提供商的支持，本地集群（如 Minikube）可能需要额外插件。
每个 LoadBalancer Service 通常会产生云服务费用。
对于非云环境，可以考虑 MetalLB 等替代方案。

总结[编辑 | 编辑源代码]

Kubernetes LoadBalancer 提供了一种简单的方式将服务暴露到集群外部，并与云基础设施无缝集成。通过合理配置，可以实现高可用、可扩展的流量分发。初学者应从基础配置开始，逐步探索高级功能如 TLS 终止和客户端 IP 保留。

参见[编辑 | 编辑源代码]