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Balanceador de carga de cluster

Esta seção descreve como instalar um balanceador de carga externo na frente dos nós do servidor de um cluster K3s de alta disponibilidade (HA). Dois exemplos são fornecidos: Nginx e HAProxy.

Balanceadores de carga externos não devem ser confundidos com o ServiceLB embutido, que é um controlador embutido que permite o uso de Serviços LoadBalancer do Kubernetes sem implantar um controlador de balanceador de carga de terceiros. Para mais detalhes, veja Balanceador de Carga de Serviço.

Balanceadores de carga externos podem ser usados para fornecer um endereço de registro fixo para registrar nós, ou para acesso externo ao servidor da API do Kubernetes. Para expor Serviços LoadBalancer, balanceadores de carga externos podem ser usados juntamente com ou em vez do ServiceLB, mas na maioria dos casos, controladores de balanceador de carga substitutos como MetalLB ou Kube-VIP são uma escolha melhor.

Pré-requisitos

Todos os nós neste exemplo estão executando Ubuntu 20.04.

Para ambos os exemplos, assuma que um cluster HA K3s com etcd embutido foi instalado em 3 nós.

Cada servidor k3s está configurado com:

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

Os nós têm nomes de host e IPs de:

  • server-1: 10.10.10.50

  • server-2: 10.10.10.51

  • server-3: 10.10.10.52

Dois nós adicionais para balanceamento de carga estão configurados com nomes de host e IPs de:

  • lb-1: 10.10.10.98

  • lb-2: 10.10.10.99

Três nós adicionais existem com nomes de host e IPs de:

  • agente-1: 10.10.10.101

  • agent-2: 10.10.10.102

  • agent-3: 10.10.10.103

Configuração do Balanceador de Carga

  • HAProxy

  • Nginx

HAProxy é uma opção de código aberto que fornece um balanceador de carga TCP. Ele também suporta HA para o próprio balanceador de carga, garantindo redundância em todos os níveis. Veja Documentação do HAProxy para mais informações.

Além disso, usaremos o KeepAlived para gerar um IP virtual (VIP) que será usado para acessar o cluster. Veja Documentação do KeepAlived para mais informações.

  1. Instale o HAProxy e o KeepAlived:

    sudo apt-get install haproxy keepalived

  2. Adicione o seguinte a /etc/haproxy/haproxy.cfg em lb-1 e lb-2:

    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

  3. Adicione o seguinte a /etc/keepalived/keepalived.conf em lb-1 e lb-2:

    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
    }
}

  4. Reinicie o HAProxy e o KeepAlived em lb-1 e lb-2:

    systemctl restart haproxy
systemctl restart keepalived

  5. No agente-1, agente-2 e agente-3, execute o seguinte comando para instalar o k3s e ingressar no cluster:

    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

    Onde INSTALL_K3S_ARTIFACT_URL é a URL dos Artefatos Primários

    Agora você pode usar kubectl do nó do servidor para interagir com o cluster.

    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

O Nginx não suporta nativamente uma configuração de alta disponibilidade (HA). Se estiver configurando um cluster HA, ter um único balanceador de carga na frente do K3s reintroduzirá um ponto único de falha.

Nginx Open Source fornece um balanceador de carga TCP. Veja Usando o nginx como balanceador de carga HTTP para mais informações.

  1. Crie um arquivo nginx.conf em lb-1 com o seguinte conteúdo:

    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;
  }
}

  2. Execute o balanceador de carga Nginx no lb-1:

    Usando o docker:

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

    Ou instale o nginx e então execute:

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

  3. No agente-1, agente-2 e agente-3, execute o seguinte comando para instalar o k3s e ingressar no cluster:

    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

    Agora você pode usar kubectl do nó do servidor para interagir com o cluster.

    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