kubernetes – LoadBalancer Service

Service概要

• Service
  • ClusterIP：k8s内部ロードバランサー
  • ExternalIP(ClusterIPに属する)：指定のNodeのIPを使って、外部と通信可能なClusterIP
  • NodePort：任意NodeのIPを使って、外部からk8s内部への通信を可能にするリソース
  • LoadBalancer：外部ロードバランサー + NodePort + ClusterIP
  • Headless(None)(ClusterIPに属する)：主にStatefulSetのためのClusterIP
  • ExternalName：k8sのCNAME変換用リソース
  • None-Selector(ClusterIPに属する)：Endpointsをカスタマイズ可能なClusterIP

LoadBalancer Service

manifestのリソース指定：
kind: Service
spec.type: LoadBalancer

LoadBalancerはk8s外部からのアクセスを受け付けに、一番実用的なServiceです。
仕組みとしては、k8sクラスタ外部のLoadBalancerからNodePortへバランシングする形になります。
ただ、外部LoadBalancerが必要なので、オンプレ環境ですと、その仕組みを自分で作る必要があります。

そこで、パブリッククラウド(GCP,AWS,Azure)を利用すれば、特に外部LoadBalancerを気にすることなく使用可能です。
※パブリッククラウドでLoadBalancer Service作成すると、自動的にリソースを作成してくれます。

イメージ図で行きましょう

外部からのトラフィックはLoadBalancer→NodePort→ClusterIP→Podの流れで転送されます。
ポートの転送は：

• LoadBalancerはClusterIPと同じPortで受け付け
• LoadBalancerでPortを変換し、NodePortのポートに合わせる
• NodePortは自分のPortで受け付け
• NodePortでPortを変換し、ClusterIPのポートに合わせる(LoadBalancerポート)
• ClusterIPはポートをPodのPortを変換し、転送する。

ちょっと複雑そうですが、ここで気にする必要のあるPortは以下の二つのみです。

• spec.ports[].port：LoadBalancerのPort
• spec.ports[].targetPort：PodのPort

なぜなら、LoadBalancerのPortはClusterIPのPortと同じだから、一個で十分です。
また、NodePortのPortは前説明した通り、指定しない場合、ランダムPortを使うのです。
※もちろん指定してもいいです。

特徴：

• k8sクラスタ外部から、LoadBalancerのIPでアクセス可能
• LoadBalancerを作ると、LoadBalancer関連の以下のものが自動的に作成される
  • 外部ロードバランサー(クラウド)
  • NodePort
  • ClusterIP
• LoadBalancerはNodeのIP以外の静的IPの指定が可能
  • グローバルIPと内部IPどちらでも指定可能
    • spec.loadBalancerIP: "<LBのIP>"
• GCPで使用時の注意点：
  • グローバルIPは「プレミアム」*(ネットワークサービス階層)で作成する必要がある
    • 実際試して、「標準」の場合、ExternalIPがずっとPending状態になる
  • グローバルIPは使用可能(リージョンtypeのみ対応可能)
  • 使用する場合、事前にGCPでグローバルIPを作成する必要がある
    • グローバルIPを静的IPを予約する場合、IPが静的になる
  • GCP内部ロードバランシングの場合
    • metadata.annotationsでLoadBalancerの種類を指定する必要がある
      • cloud.google.com/load-balancer-type: "Internal"
• ファイアウォール機能はあるが、GCPを使う場合、GCPのFW機能のサービスを使ったほうがいい
  • spec.loadBalancerSourceRanges[]

*：GCPのLoadBalancerの要件

LoadBalancer manifest例

この例はGCPのグローバルIPを使用した例となります。
事前にグローバルIPを作成する必要があります。

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: my-nlb-service
  labels:
    app: nginx
  # 内部LoadBalancerの場合、annotationsでInternalの指定が必須
  # annotations:
  #   cloud.google.com/load-balancer-type: "Internal"
spec:
  selector:
    app: nginx
  type: LoadBalancer
  loadBalancerIP: "35.xxx.xxx.xxx"  # GCPのグローバルIP
  ports:
  - port: 8080
    targetPort: 80

※GCPなどの場合の特別指定項目もあるので、ここもご参照ください

最後に

以上でk8sのLoadBalancerについて、説明させていただきました。
k8sにおいて、LoadBalancerの出場頻度が結構高めなServiceなので、重要なポイントです。

ここまで読んでいただいて、お疲れ様でした。