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クラスタロードバランサー

このセクションでは、高可用性（HA）K3sクラスタのサーバーノードの前に外部ロードバランサーをインストールする方法について説明します。2つの例が提供されています：NginxとHAProxy。

外部ロードバランサーは、Kubernetes LoadBalancerサービスを使用するためにサードパーティのロードバランサーコントローラーを展開せずに使用できる組み込みコントローラーであるServiceLBと混同しないでください。詳細については、サービスロードバランサーを参照してください。

外部ロードバランサーは、ノードを登録するための固定登録アドレスを提供したり、Kubernetes APIサーバーへの外部アクセスを提供したりするために使用できます。LoadBalancerサービスを公開するために、外部ロードバランサーはServiceLBと一緒に使用することも、代わりに使用することもできますが、ほとんどの場合、MetalLBやKube-VIPなどの置き換え用ロードバランサーコントローラーがより良い選択です。

前提条件

この例のすべてのノードはUbuntu 20.04を実行しています。

両方の例について、組み込みetcdを持つHA K3sクラスタが3つのノードにインストールされていると仮定します。

各k3sサーバーは次のように構成されています：

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

ノードのホスト名とIPは次のとおりです：

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

負荷分散用に追加の2つのノードが、ホスト名とIPで構成されています：

lb-1: 10.10.10.98
lb-2: 10.10.10.99

ホスト名とIPを持つ追加の3つのノードがあります：

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

ロードバランサーのセットアップ

HAProxy
Nginx

HAProxyは、TCPロードバランサーを提供するオープンソースのオプションです。また、ロードバランサー自体のHAをサポートしており、すべてのレベルで冗長性を確保します。詳細については、http://docs.haproxy.org/2.8/intro.html[HAProxyドキュメント]を参照してください。

さらに、クラスターにアクセスするために使用される仮想IP（VIP）を生成するためにKeepAlivedを使用します。詳細については、https://www.keepalived.org/manpage.html[KeepAlivedドキュメント]を参照してください。

HAProxyとKeepAlivedをインストールします:
```
sudo apt-get install haproxy keepalived
```

lb-1とlb-2の`/etc/haproxy/haproxy.cfg`に次の内容を追加します:

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

lb-1とlb-2の`/etc/keepalived/keepalived.conf`に次の内容を追加します:

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
    }
}

lb-1とlb-2でHAProxyとKeepAlivedを再起動します:
```
systemctl restart haproxy
systemctl restart keepalived
```

agent-1、agent-2、およびagent-3で、k3sをインストールしてクラスターに参加するために次のコマンドを実行します:

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

ここで、`INSTALL_K3S_ARTIFACT_URL`はhttps://scc.suse.com/rancher-docs/rancherprime/latest/en/reference-guide.html#prime-artifacts-url[プライムアーティファクトURL]です。

これで、サーバーノードから`kubectl`を使用してクラスターと対話できます。

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は、高可用性（HA）設定をネイティブにサポートしていません。HAクラスターを構築する場合、K3sの前に単一のロードバランサーを配置すると、単一障害点が再び発生してしまいます。

Nginxオープンソースは、TCPロードバランサーを提供します。詳細については、https://nginx.org/en/docs/http/load_balancing.html[nginxをHTTPロードバランサーとして使用する]を参照してください。

lb-1上に、次の内容が含まれる`nginx.conf`ファイルを作成します:

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;
  }
}

lb-1でNginxロードバランサーを実行します:

Dockerを使用して:
```
docker run -d --restart unless-stopped \
    -v ${PWD}/nginx.conf:/etc/nginx/nginx.conf \
    -p 6443:6443 \
    nginx:stable
```
またはhttps://docs.nginx.com/nginx/admin-guide/installing-nginx/installing-nginx-open-source/[nginxをインストール]してから実行します:
```
cp nginx.conf /etc/nginx/nginx.conf
systemctl start nginx
```

エージェント-1、エージェント-2、およびエージェント-3で、k3sをインストールしてクラスターに参加するために次のコマンドを実行します:

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

これで、サーバーノードから`kubectl`を使用してクラスターと対話できます。

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