GKE、EKS等K8s云服务LoadBalancer Service分配外部IP原理及自建集群配置方法

自建K8s集群LoadBalancer Service外部IP配置方案 #

原生K8s默认没有内置LoadBalancer类型Service的IP分配能力，自建场景下最主流的实现方案是部署MetalLB控制器，配置流程如下：

• 提前准备一段企业内网未被占用、且和集群节点网络可达的IP段，作为LoadBalancer的地址池
• 安装MetalLB组件，执行命令：
  kubectl apply -f metallb-native.yaml
  等待metallb-system命名空间下的所有Pod进入Running状态
• 配置IP地址池资源，示例配置如下：

  apiVersion: metallb.io/v1beta1
  kind: IPAddressPool
  metadata:
    name: internal-lb-pool
    namespace: metallb-system
  spec:
    addresses:
    - 172.16.20.100-172.16.20.200 # 替换为你自己预留的IP段
  

• 配置二层通告规则（绝大多数内网二层网络场景使用该模式即可）：

  apiVersion: metallb.io/v1beta1
  kind: L2Advertisement
  metadata:
    name: l2-advertise
    namespace: metallb-system
  spec:
    ipAddressPools:
    - internal-lb-pool
  

配置完成后，新建LoadBalancer类型的Service时，MetalLB会自动从地址池中分配可用IP填入Service的EXTERNAL-IP字段，内网可直接访问该IP访问服务。如果你的集群是跨网段的三层架构，也可以配置MetalLB的BGP模式，和上层路由器打通BGP邻居实现跨网段路由。

公有云托管K8s LoadBalancer分配实现逻辑 #

GKE、EKS这类公有云托管K8s的LoadBalancer分配能力，是通过云厂商内置的Cloud Controller Manager（CCM）组件实现的，核心流程如下：

• 用户创建LoadBalancer类型的Service后，集群apiserver产生资源创建事件
• 云厂商的CCM组件监听到LoadBalancer类型Service的变更事件，拉取Service的端口、后端选择器、自定义注解等配置
• CCM调用云厂商的负载均衡产品API，自动创建符合配置要求的公网/私网负载均衡实例，同时将Service对应的后端节点（或Pod，若使用支持直接绑定Pod的CNI插件）加入负载均衡的后端组，配置对应的端口转发、健康检查、安全组等规则
• 负载均衡实例创建完成后，CCM将实例的公网/私网IP回写到Service的EXTERNAL-IP字段，分配流程结束

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Duc Vo