Kubernetes 是一种开源的容器编排系统，能够自动化地部署、扩展和管理多个容器。在 Kubernetes 集群中，负载均衡是其中一个非常重要的组件，它可以使多个容器之间的负载在同一时间内均衡分配，从而提高集群的可用性和性能。但是，Kubernetes 中的负载均衡器并不是完美的，它也存在一些问题。本文将介绍 Kubernetes 中负载均衡器的缺陷，并探讨其替代方式。
Kubernetes 中负载均衡器的缺陷
Kubernetes 中默认的负载均衡器是 kube-proxy。kube-proxy 是一个连接 Kubernetes 集群中内部服务和外部网络的代理，它将流量分发到识别到的后端 Pod。但是，kube-proxy 的缺陷也十分明显：
1. 性能瓶颈
Kube-proxy 是一个单点故障，当它崩溃或者网络故障时，整个集群的负载均衡将会受到严重影响。此外，Kube-proxy 还需要在每个节点上创建和维护 iptables 规则和连接跟踪表，这会导致性能问题进而影响集群的稳定性和可用性。
2. 不支持跨节点流量分发
默认情况下，kube-proxy 只会将流量转发到该节点上的 Pod。如果需要跨节点进行流量分发，则必须使用外部的负载均衡器，这增加了部署和配置的复杂性。
3. 无法适应不同的负载分布
Kube-proxy 仅支持四种负载均衡算法：RoundRobin、Random、LeastConnections 和 IPHash。这四种算法都有各自的优缺点，并不能完全满足不同负载分布的需求。
Kubernetes 中的负载均衡替代方式
在 Kubernetes 中，有几种替代 kube-proxy 的负载均衡方式。这些替代方式可以解决上述问题并提高负载均衡的性能和可用性。下面将分别介绍这些负载均衡替代方式。
1. IPVS
IPVS 是一个 Linux 内核模块，支持丰富的负载均衡算法，例如 rr（RoundRobin），wrr（WeightedRoundRobin），lc（LeastConnection），wlc（WeightedLeastConnection），dst_hash（DestinationHashing）等。它是 kube-proxy 的直接替代方案，能够提供更高的性能和可靠性。IPVS 不需要通过 iptables 引擎或连接跟踪表来实现负载均衡，而是借助 Linux 内核 Netfilter 子系统中的 Virtual Server 来完成。Virtual Server 是一个内核层面的负载均衡器，支持多种协议，例如TCP、UDP和SCTP，并且可以分发跨节点的流量。
下面是使用IPVS来替换kube-proxy的详细步骤：
- 安装 IPVS 工具和内核模块：
yum install ipvsadm ipset -y modprobe ip_vs ip_vs_rr ip_vs_wrr ip_vs_sh echo "ip_vs ip_vs_rr ip_vs_wrr ip_vs_sh" >> /etc/modules-load.d/ipvs.conf
- 部署IPVS模式kube-proxy:
kubectl -n kube-system get cm kube-proxy -o yaml > kube-proxy-config.yaml
在配置文件中，将 mode 参数设置为 ipvs：
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---替换kube-proxy并删除旧的 kube-proxy daemonSet:
kubectl delete ds kube-proxy -n kube-system kubectl apply -f kube-proxy.yaml
2. MetalLB
MetalLB 是一个开源的负载均衡器，可以作为 Kuberentes 中的负载均衡器应用，提供内部和外部 Service 的负载均衡功能。MetalLB 是一个纯软件解决方案，无需任何专用的硬件，可以轻松快速地将内部服务暴露到外部网络中。MetalLB 的优点是跨节点支持负载均衡、提供多种负载均衡算法、易于使用和可扩展性。
部署 MetalLB 的示例如下：
- 创建 MetalLB Namespace：
kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/metallb/metallb/v0.9.5/manifests/namespace.yaml
- 部署 MetalLB：
kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/metallb/metallb/v0.9.5/manifests/metallb.yaml
- 配置 MetalLB：
kubectl apply -f metallb-config.yaml
在配置文件中，指定 MetalLB 负责的 IP 地址段和负载均衡算法：
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- ---------------------结论
在 Kubernetes 中，负载均衡是一个重要的组件，能够提高集群的可用性和性能。然而，kube-proxy 作为默认的 Kubernetes 负载均衡器有其缺陷，例如单点故障、无法跨节点分发流量和不适应不同的负载分布等。本文介绍了两种 Kubernetes 中的负载均衡替代方式：IPVS 和 MetalLB。它们都提供了更高的性能和可用性，并且可以轻松实现跨节点流量分发以及自定义的负载均衡算法。
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