作者:大飞哥,视源电子运维工程师,KubeSphere 用户委员会广州站站长,KubeSphere Ambassador。
K8S 对集群外暴露服务有三种方式:NodePort,Ingress 和 Loadbalancer。NodePort 用于暴露 TCP 服务(4 层),但限于对集群节点主机端口的占用,不适合大规模使用;Ingress 用于暴露 HTTP 服务(7 层),可对域名地址做路由分发;Loadbalancer 则专属于云服务,可动态分配公网网关。
对于私有云集群,没有用到公有云服务,能否使用 LoadBalancer 对外暴露服务呢?
答案当然是肯定的,OpenELB 正是为裸金属服务器提供 LoadBalancer 服务而生的!
应用安装与配置
安装 OpenELB
参考官方安装文档
添加 EIP 池
EIP 地址要与集群主机节点在同一网段内,且不可绑定任何网卡;
配置 Service 为 LoadBalancer
把 Service 类型修改为 LoadBalancer,同时 annotations 中添加如下三行:
总体配置清单如下:
Layer2 模式中的黑客技术
ARP 欺骗技术: 应用程序主动回复路由器 ARP 请求,让路由器以为该应用是合法终端,从而劫持网络流量包。
OpenELB 正是利用 ARP 欺骗技术,从而获取路由器流量,再由 kube-proxy 将流量转发到 Service 网络。OpenELB Layer2 模式需要配置 EIP,如上图所示的 EIP 为 192.168.0.91
。
当请求 EIP 地址时,路由器会在局域网内发起 ARP 协议广播,哪个终端设备响应,就把数据包发送给谁;配置 EIP 时有要求,EIP 地址不能绑定任何网卡,也就是说正常情况下,不会有任何物理硬件设备响应。此时的 OpenELB,就趁虚而入,捕获到 ARP 广播信息后,对路由器广播进行响应,把自己伪装成终端设备。OpenELB 获得流量后,再经由 kube-proxy 转发入 Service 网络。
可以在其中一台 Node 上面抓包看一下:
路由器的 ARP 缓存每过一段时间就会失效,重新发起 ARP 协议广播,使用 tcpdump 一直监听就可以抓到相关的数据包。可以看到 OpenELB 响应的 MAC 地址是 Kubernetes 的其中一台节点的 MAC 地址。
改善与建议
OpenELB Layer2 模式因其实现简单,而且对物理硬件和网络没有额外要求,所以实际生产中经常会用到。但目前仍存在单点故障风险,即如果 OpenELB 实例因资源不足故障,则整个对外流量将中断。
万幸的是 OpenELB 官方已有新的解决方案,即 Layer2 VIP 模式,该模式的使用方式可以参考官方文档。有时间我会再写一篇 Layer2 VIP 模式的详细使用方案,敬请期待。