#了解 MetalLB

#术语

#MetalLB 高可用原理

平台默认使用 MetalLB 的 ARP 模式，具体实现流程和原理如下：

• MetalLB 的 Controller 组件从外部地址池中选择一个 IP 地址，分配给 LoadBalancer 类型的内部路由作为 VIP。

• MetalLB 根据 算法选择一个可用节点作为 leader 来承载该 VIP，并转发流量。

• 该节点上的 Speaker 组件主动发送 GARP，在所有节点间建立 VIP 与 MAC 地址的映射关系。

  • 同一子网内的节点在获知 VIP 与可用节点 MAC 地址的映射后，访问 VIP 时会直接与该节点通信。

  • 不同子网的节点则先将流量路由到其子网的网关，再由网关转发到承载 VIP 的节点。

• 当该节点发生故障时，MetalLB 会选择另一个 leader 承载 VIP，并发送 GARP 刷新 Service IP 的 MAC 地址，从而保证高可用。

• 流量到达节点后，Kube-Proxy 会将流量转发到对应的 Pod。

#选择 VIP 承载节点的算法

给定负载均衡器 IP 的“leader”（即将要广播该 IP 的节点）的选举是无状态的，工作方式如下：

• 每个 speaker 收集给定 IP 的潜在广播者列表，考虑活动的 speaker、外部流量策略、活动的 endpoints、节点选择器等因素。

• 每个 speaker 执行相同的计算：对“节点+VIP”元素的哈希值进行排序，获得一个有序列表，如果自己是列表中的第一个元素，则广播该服务。

这样就不需要记忆哪个 speaker 负责广播某个 IP。

#计算公式

公式为：外部地址池数量 = ceil(n-vip / n-node)，其中 ceil 表示向上取整。

注意：如果使用虚拟机，则虚拟机数量 = 外部地址池数量 * n。这里 n 必须大于 2，允许最多一个节点故障。

• n-vip：表示 VIP 的数量。

• n-node：表示单个节点可承载的 VIP 数量。

#应用示例

某公司有 10 个 VIP，每个可用节点最多承载 5 个 VIP，允许一个节点故障，该公司应如何规划外部地址池数量和可用节点数量？

分析：

需要两个外部地址池和四个可用节点。

• 每个可用节点最多承载 5 个 VIP，意味着一个外部地址池可容纳 5 个 VIP，因此 10 个 VIP 需要两个外部地址池。

• 允许一个节点故障意味着每个地址池必须包含一个承载 VIP 的节点和一个备份节点，因此两个外部地址池各需要两个可用节点。

#其他资源

• 创建外部 IP 地址池
• 创建 BGP Peers