クラスター・ロードバランサー

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

外部ロードバランサーは、Kubernetes LoadBalancerサービスをサードパーティのロードバランサーコントローラーをデプロイせずに使用できるようにす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、Service Load Balancerを参照してください。

外部ロードバランサーは、ノードの登録用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、または代わりに使用できますが、ほとんどの場合、MetalLBやKube-VIPなどの代替ロードバランサーコントローラーの方が良い選択です。

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。

両方の例では、組み込みetcdを使用したHA K3sクラスターが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は次の通りです：

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

ロードバランシング用に追加の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

追加の3つのノードがホスト名とIPで存在します：

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、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 Documentation]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 Documentation]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：

vrrp_script chk_haproxy {
    script 'killall -0 haproxy' # pidofよりも高速
    interval 2
}

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

    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で次のコマンドを実行してk3sをインストールし、クラスターに参加します：

curl -sfL https://get.k3s.io | K3S_TOKEN=lb-cluster-gd sh -s - agent --server https://10.10.10.100:6443

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はネイティブに高可用性（HA）構成をサポートしていません。HAクラスターを設定する場合、K3sの前に単一のロードバランサーを配置すると、単一障害点が再導入されます。

Nginx Open Source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[Using nginx as HTTP load balancer]を参照してください。

lb-1に次の内容の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を使用する場合：

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

またはNginxをインストールしてから次を実行します：

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

agent-1、agent-2、およびagent-3で次のコマンドを実行してk3sをインストールし、クラスターに参加します：

curl -sfL https://get.k3s.io | K3S_TOKEN=lb-cluster-gd sh -s - agent --server https://10.10.10.98:6443

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