MetalLB的应用
1.概述
MetalLB 是一个用于 Kubernetes 的负载均衡器实现，使得你可以在没有外部负载均衡器硬件（例如，在裸机集群上）的情况下使用标准的负载均衡服务。它为你的 Kubernetes 集群提供了一种创建在本地网络上可访问的 LoadBalancer 类型的服务的方法。
MetalLB 主要有两种工作模式：
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Layer 2 模式：在这个模式下，MetalLB 响应 ARP 请求，为服务分配的 IP 地址映射到集群中的一个节点。当服务的 IP 地址收到流量时，这个节点就会接收流量并对其进行路由到正确的服务。
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BGP 模式：在 BGP（Border Gateway Protocol）模式下，MetalLB 与集群外部的路由器通过 BGP 协议对话，动态地宣告服务 IP 地址的位置。这使得流量可以直接路由到提供服务的节点，而不是通过一个中间节点。
安装 MetalLB 很简单，不过还是有一些限制：
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1）需要 Kubernetes v1.13.0 或者更新的版本
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2）集群中的 CNI 要能兼容 MetalLB，具体兼容性参考这里（本地使用Calico）
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像常见的 Flannel、Cilium 等都是兼容的，Calico 的话大部分情况都兼容，BGP 模式下需要额外处理
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3）提供一下 IPv4 地址给 MetalLB 用于分配
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一般在内网使用，提供同一网段的地址即可。
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4）BGP 模式下需要路由器支持 BGP
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5）L2 模式下需要各个节点间 7946 端口联通
看起来限制比较多，实际上这些都比较容器满足，除了第四条。
注：因为 BGP 对路由器有要求，因此建议测试时使用 Layer2 模式 。
2.安装 MetalLB
部署 MetalLB 到 Kubernetes 集群的大致步骤如下：
2.1.修改kube-proxy
如果 kube-proxy 使用的是 ipvs 模式，需要修改 kube-proxy 配置文件，启用严格的 ARP
# https://metallb.universe.tf/installation/#preparation
kubectl edit configmap -n kube-system kube-proxy
apiVersion: kubeproxy.config.k8s.io/v1alpha1
kind: KubeProxyConfiguration
mode: "ipvs"
ipvs:
strictARP: true2.2.使用 yaml 安装
首先，你需要应用 MetalLB 的清单来安装它。你可以用 kubectl 应用其官方清单文件：
kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/metallb/metallb/v0.14.3/config/manifests/metallb-native.yaml
kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/metallb/metallb/v0.14.3/config/manifests/metallb-frr.yaml这些命令会创建一个名为 metallb-system 的命名空间，并在这个命名空间中部署 MetalLB 所需的组件。
kubectl get all -n metallb-system
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
pod/controller-6dbc8c8797-4xdcd 1/1 Running 0 4m15s
pod/speaker-2g58x 4/4 Running 0 3m46s
pod/speaker-697n6 4/4 Running 0 3m54s
pod/speaker-x5n2g 4/4 Running 0 3m51s
NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE
service/webhook-service ClusterIP 10.102.86.213 <none> 443/TCP 5m56s
NAME DESIRED CURRENT READY UP-TO-DATE AVAILABLE NODE SELECTOR AGE
daemonset.apps/speaker 3 3 3 3 3 kubernetes.io/os=linux 5m56s
NAME READY UP-TO-DATE AVAILABLE AGE
deployment.apps/controller 1/1 1 1 5m56s
NAME DESIRED CURRENT READY AGE
replicaset.apps/controller-6dbc8c8797 1 1 1 4m15s
replicaset.apps/controller-7d678cf54 0 0 0 5m56s2.3.1创建 IPAdressPool
这个 IPAddressPool 指定了 MetalLB 控制的 IP 地址池。在这个例子中，我们指定了 192.168.1.240 到 192.168.1.255 的地址范围。你需要根据自己的网络环境调整这些值。
mkdir -p ~/metalLb && cd ~/metalLb
cat <<EOF > IPAddressPool.yaml
apiVersion: metallb.io/v1beta1
kind: IPAddressPool
metadata:
name: first-pool
namespace: metallb-system
spec:
addresses:
# 可分配的 IP 地址,可以指定多个，包括 ipv4、ipv6
- 192.168.1.240/28
EOF
kubectl apply -f IPAddressPool.yaml2.3.2创建 L2Advertisement，并关联 IPAdressPool
cat <<EOF > L2Advertisement.yaml
apiVersion: metallb.io/v1beta1
kind: L2Advertisement
metadata:
name: example
namespace: metallb-system
spec:
ipAddressPools:
- first-pool #上一步创建的 ip 地址池，通过名字进行关联
EOF
kubectl apply -f L2Advertisement.yaml创建一个 nginx deploy 以及一个 loadbalance 类型的 svc 来测试。
使用以下命令创建 nginx deploy：
cat <<EOF > nginx-dp.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
name: nginx-deployment
labels:
app: nginx
spec:
replicas: 3
selector:
matchLabels:
app: nginx
template:
metadata:
labels:
app: nginx
spec:
containers:
- name: nginx
image: docker.io/nginx:latest
ports:
- containerPort: 80
EOF
kubectl apply -f nginx-dp.yaml使用以下命令创建 nginx-svc：
cat <<EOF > nginx-svc.yaml
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
name: nginx2
labels:
app: nginx
spec:
selector:
app: nginx
ports:
- name: nginx-port
protocol: TCP
port: 80
targetPort: 80
type: LoadBalancer
EOF
kubectl apply -f nginx-svc.yaml然后查看 svc，看看是不是真的分配了 ExternalIP
kubectl get svc nginx2
NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE
nginx2 LoadBalancer 10.111.75.160 192.168.1.240 80:32083/TCP 51s
telnet 192.168.1.240 80
Trying 192.168.1.240...
Connected to 192.168.1.240.
Escape character is '^]'.当你创建这样的服务时，MetalLB 会为该服务分配一个外部 IP 地址，这个地址来自你在 IPAddressPool 中定义的地址池。
注意事项：
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MetalLB 的 Layer 2 模式不能跨多个物理网络传递流量。
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MetalLB 不会在主节点上分配 IP 地址，除非你特别配置它这样做。
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确保你的网络环境和安全策略允许使用 MetalLB 分配的 IP 地址。
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MetalLB 需要对应的网络权限来广播信息，所以需要确保在你的集群网络策略中合理配置。
参考文档：
