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Cluster-Lastenausgleich

In diesem Abschnitt wird beschrieben, wie man einen externen Lastenausgleich vor den Serverknoten eines K3s-Clusters mit hoher Verfügbarkeit (HA) installiert. Es werden zwei Beispiele bereitgestellt: Nginx und HAProxy.

Externe Lastenausgleiche sollten nicht mit dem eingebetteten ServiceLB verwechselt werden, das ein eingebetteter Controller ist, der die Verwendung von Kubernetes LoadBalancer-Diensten ermöglicht, ohne einen Controller für einen Drittanbieter-Lastenausgleich bereitzustellen. Für weitere Details siehe Service Load Balancer.

Externe Lastenausgleiche können verwendet werden, um eine feste Registrierungsadresse für die Registrierung von Knoten bereitzustellen oder für den externen Zugriff auf den Kubernetes API-Server. Zum Exponieren von LoadBalancer-Diensten können externe Lastenausgleiche zusammen mit oder anstelle von ServiceLB verwendet werden, aber in den meisten Fällen sind alternative Lastenausgleichs-Controller wie MetalLB oder Kube-VIP die bessere Wahl.

Voraussetzungen

Alle Knoten in diesem Beispiel laufen auf Ubuntu 20.04.

Für beide Beispiele wird davon ausgegangen, dass ein HA K3s-Cluster mit eingebettetem etcd auf 3 Knoten installiert wurde.

Jeder k3s-Server ist konfiguriert mit:

# /etc/rancher/k3s/config.yaml
token: lb-cluster-gd
tls-san: 10.10.10.100

Die Knoten haben Hostnamen und IPs von:

server-1: 10.10.10.50
server-2: 10.10.10.51
server-3: 10.10.10.52

Zwei zusätzliche Knoten für den Lastenausgleich sind konfiguriert mit den folgenden Hostnamen und IPs:

lb-1: 10.10.10.98
lb-2: 10.10.10.99

Drei weitere Knoten sind vorhanden, mit den folgenden Hostnamen und IPs:

agent-1: 10.10.10.101
agent-2: 10.10.10.102
agent-3: 10.10.10.103

Lastenausgleich einrichten

HAProxy
Nginx

HAProxy ist eine Open Source-Option, die einen TCP-Lastenausgleich bereitstellt. Es unterstützt auch hohe Verfügbarkeit für den Lastenausgleich selbst und gewährleistet Redundanz auf allen Ebenen. Siehe HAProxy-Dokumentation für weitere Informationen.

Zusätzlich werden wir KeepAlived verwenden, um eine virtuelle IP (VIP) zu generieren, die zum Zugriff auf den Cluster verwendet wird. Siehe KeepAlived-Dokumentation für weitere Informationen.

Installieren Sie HAProxy und KeepAlived:
```
sudo apt-get install haproxy keepalived
```

Fügen Sie Folgendes zu /etc/haproxy/haproxy.cfg auf lb-1 und lb-2 hinzu:

frontend k3s-frontend
    bind *:6443
    mode tcp
    option tcplog
    default_backend k3s-backend

backend k3s-backend
    mode tcp
    option tcp-check
    balance roundrobin
    default-server inter 10s downinter 5s
    server server-1 10.10.10.50:6443 check
    server server-2 10.10.10.51:6443 check
    server server-3 10.10.10.52:6443 check

Fügen Sie Folgendes zu /etc/keepalived/keepalived.conf auf lb-1 und lb-2 hinzu:

global_defs {
  enable_script_security
  script_user root
}

vrrp_script chk_haproxy {
    script 'killall -0 haproxy' # faster than pidof
    interval 2
}

vrrp_instance haproxy-vip {
    interface eth1
    state <STATE> # MASTER on lb-1, BACKUP on lb-2
    priority <PRIORITY> # 200 on lb-1, 100 on lb-2

    virtual_router_id 51

    virtual_ipaddress {
        10.10.10.100/24
    }

    track_script {
        chk_haproxy
    }
}

Starten Sie HAProxy und KeepAlived auf lb-1 und lb-2 neu:
```
systemctl restart haproxy
systemctl restart keepalived
```

Führen Sie auf agent-1, agent-2 und agent-3 den folgenden Befehl aus, um k3s zu installieren und dem Cluster beizutreten:

curl -sfL https://get.k3s.io | INSTALL_K3S_ARTIFACT_URL=<PRIME-ARTIFACTS-URL>/k3s K3S_TOKEN=lb-cluster-gd sh -s - agent --server https://10.10.10.100:6443

Dabei ist INSTALL_K3S_ARTIFACT_URL die Prime Artifacts URL

Sie können jetzt kubectl vom Serverknoten aus verwenden, um mit dem Cluster zu interagieren.

root@server-1 $ k3s kubectl get nodes -A
NAME       STATUS   ROLES                       AGE     VERSION
agent-1    Ready    <none>                      32s     v1.27.3+k3s1
agent-2    Ready    <none>                      20s     v1.27.3+k3s1
agent-3    Ready    <none>                      9s      v1.27.3+k3s1
server-1   Ready    control-plane,etcd,master   4m22s   v1.27.3+k3s1
server-2   Ready    control-plane,etcd,master   3m58s   v1.27.3+k3s1
server-3   Ready    control-plane,etcd,master   3m12s   v1.27.3+k3s1

Nginx unterstützt nativ keine Hochverfügbarkeitskonfiguration (HA). Wenn Sie einen HA-Cluster einrichten, führt ein einzelner Lastenausgleich vor K3s wieder zu einem einzigen Ausfallpunkt.

Nginx Open Source bietet einen TCP-Lastenausgleich. Siehe Verwendung von Nginx als HTTP-Lastenausgleich für weitere Informationen.

Erstellen Sie eine nginx.conf Datei auf lb-1 mit folgendem Inhalt:

events {}

stream {
  upstream k3s_servers {
    server 10.10.10.50:6443;
    server 10.10.10.51:6443;
    server 10.10.10.52:6443;
  }

  server {
    listen 6443;
    proxy_pass k3s_servers;
  }
}

Führen Sie den Nginx-Lastenausgleich auf lb-1 aus:

Docker verwenden:

docker run -d --restart unless-stopped \
    -v ${PWD}/nginx.conf:/etc/nginx/nginx.conf \
    -p 6443:6443 \
    nginx:stable

Oder nginx installieren und dann ausführen:

cp nginx.conf /etc/nginx/nginx.conf
systemctl start nginx

Führen Sie auf agent-1, agent-2 und agent-3 folgenden Befehl aus, um k3s zu installieren und dem Cluster beizutreten:

curl -sfL https://get.k3s.io | INSTALL_K3S_ARTIFACT_URL=<PRIME-ARTIFACTS-URL>/k3s K3S_TOKEN=lb-cluster-gd sh -s - agent --server https://10.10.10.98:6443

Sie können jetzt kubectl vom Serverknoten aus verwenden, um mit dem Cluster zu interagieren.

root@server1 $ k3s kubectl get nodes -A
NAME       STATUS   ROLES                       AGE     VERSION
agent-1    Ready    <none>                      30s     v1.27.3+k3s1
agent-2    Ready    <none>                      22s     v1.27.3+k3s1
agent-3    Ready    <none>                      13s     v1.27.3+k3s1
server-1   Ready    control-plane,etcd,master   4m49s   v1.27.3+k3s1
server-2   Ready    control-plane,etcd,master   3m58s   v1.27.3+k3s1
server-3   Ready    control-plane,etcd,master   3m16s   v1.27.3+k3s1