Балансировка нагрузки Kubernetes: все, что вам нужно знать

Kubernetes, инструмент оркестрации контейнеров, является спасением на фоне микросервисов. Короче говоря, многие компании используют микросервисы для управления проектами. То есть компаниям теперь приходится иметь дело с сотнями небольших контейнеров на разных платформах.

Если сеть не управляется и не сбалансирована должным образом, загрузка данных может стать серьезным узким местом в производительности. Более того, если вы не проводите балансировку данных, у конечных пользователей остается меньше ресурсов для запуска виртуальных машин и контейнеров. Тем не менее, когда вы адекватно управляете масштабируемостью и доступностью, узкие места и ограничения ресурсов больше не представляют угрозы.

Чтобы эффективно использовать Kubernetes, вы должны использовать балансировку нагрузки. Балансировка нагрузки избавляет пользователей от необходимости иметь дело с неотвечающими службами и приложениями. Он также действует как невидимый посредник между группой серверов и клиентом, что помогает гарантировать, что запросы на подключение не будут потеряны.

В этой статье я расскажу об основах балансировки нагрузки, ее преимуществах и о том, как согласовать ее с Kubernetes. Кроме того, вы узнаете, как управлять запросами на платформах Kubernetes.

Для начала давайте углубимся в основы балансировки нагрузки.

Что такое балансировка нагрузки Kubernetes?

Веб-сайты и бизнес-приложения должны обрабатывать огромное количество запросов в часы пик. Более того, чтобы удовлетворить этот спрос, предприятия распределяют рабочую нагрузку по множеству серверов. Помимо экономии средств, это также обеспечивает равномерное распределение нагрузки между всеми серверами. Эта балансировка нагрузки предотвращает сбой одного сервера. Из-за требований бизнеса и потребностей пользователей все современные приложения не могут работать без него.

Серверы могут быть локальными, в облаке или в центре обработки данных. Они могут быть виртуальными, физическими или частью гибридных решений. Для этого балансировка нагрузки должна работать на множестве различных платформ. В любом случае вам нужно добиться наибольшей производительности с наименьшим временем отклика.

Один из способов взглянуть на балансировку нагрузки — рассматривать процесс как «гаишника». В этой аналогии «гаишник» маршрутизирует входящие запросы и данные по всем серверам. Здесь «полицейский» следит за тем, чтобы ни один сервер не был перегружен, и наводит порядок в хаотичной ситуации. Если по какой-то причине сервер выходит из строя, балансировщик нагрузки автоматически перенаправляет трафик. Когда вы добавляете новый сервер в пул серверов, балансировщик нагрузки автоматически выделяет его ресурсы. С этой целью автоматические балансировщики нагрузки обеспечивают высокую доступность вашей системы во время обновлений и задач обслуживания системы.

Теперь, когда вы знакомы с основами балансировки нагрузки, давайте посмотрим на преимущества.

Получите полное руководство по балансировке нагрузки здесь

Преимущества балансировки нагрузки

Балансировка нагрузки обеспечивает высокую доступность для вашего бизнеса наряду со многими другими дополнительными преимуществами:

• Поддержка трафика в часы пик: при пиковых транзакциях балансировка нагрузки обеспечивает качественное и быстрое реагирование на спрос.
• Перемещение трафика во время канареечных выпусков: по мере выпуска новых разработок трафик перенаправляется через сеть, чтобы компенсировать определенные узкие места в ресурсах.
• Синие или зеленые выпуски: когда вы запускаете разные версии приложения в двух разных средах, балансировка нагрузки помогает снизить замедление работы всей системы.
• Миграция инфраструктуры: при смене платформы балансировка нагрузки помогает обеспечить высокую доступность.
• Предиктивная аналитика: по мере изменения пользовательского трафика его можно отслеживать и вносить упреждающие изменения в рутину, чтобы учесть его.
• Гибкость задач обслуживания: по мере проведения обслуживания количество простоев сокращается за счет перенаправления пользователей на онлайн-серверы.

Теперь я объяснил, как вы можете использовать балансировку нагрузки, чтобы помочь вашему бизнесу. Теперь вы узнаете, как можно применить балансировку нагрузки к сетевой модели Kubernetes.

Понимание сетевой модели Kubernetes

В этом разделе я помогу вам понять, как балансировка нагрузки работает с решением Kubernetes. Вы изучите все основные термины, используемые в сетях Kubernetes, которые помогут вам понять, как все работает.

Балансировка нагрузки в Kubernetes

То, что называется « сервисами », играет большую роль в балансировке нагрузки. Короче говоря, сервис — это группа подов под общим именем. Группируя объекты таким образом, система может легко идентифицировать группы модулей и позволяет выбирать их другими компонентами.

Kubernetes присваивает ClusterIP каждой создаваемой вами службе. Это IP-адрес, доступный только внутри кластера K8s. Это позволяет связать другие контейнеры в кластере с этими модулями. Услуги могут выходить за рамки внутреннего использования. На самом деле сервисы могут стать доступными для внешних клиентов, если это необходимо.

Балансировка нагрузки во внешних соединениях

LoadBalancer, Ingress и NodePorts — это разные способы представления сервисов миру. По сути, они позволяют вам направлять внешний трафик в ваш кластер. Стандартный способ прямого доступа к сервису через Интернет — через сервис LoadBalancer. В этом случае трафик на указанном узле перенаправляется в сервис без какой-либо фильтрации или маршрутизации. Это позволяет отправлять на него любой тип трафика, например, TCP, gRPC, HTTP, UDP и т. д. Другими словами, LoadBalancer предоставляет стабильную конечную точку для доступа к внешнему трафику.

Входящая интеллектуальная маршрутизация

Ingress, в отличие от LoadBalancer, не является типом службы. Вместо этого Ingress действует как «умный маршрутизатор» перед несколькими маршрутизаторами. Этот интеллектуальный маршрутизатор работает с использованием контроллера, который включает ресурс Ingress и демон. И ресурс, и демон используют специализированный модуль Kubernetes, который помогает модулям проекта взаимодействовать с внешними клиентами. По сути, ресурс Ingress представляет собой набор правил, регулирующих трафик. Другими словами, вход решает, какие входящие соединения могут достигать каких служб. Демон применяет эти правила во время выполнения и указывает требования к соединению.

Индивидуальные правила и соответствие требованиям Ingress

Входной ресурс позволяет при необходимости добавлять более подробные правила балансировки нагрузки. Это поможет вам приспособиться к конкретным поставщикам или нормативным требованиям. Настраиваемые правила позволяют управлять балансировкой нагрузки специально для ваших нужд. В данном случае это означает, что вы можете удовлетворить потребности приложения и условия выполнения.

Теперь, когда вы хорошо понимаете, как работает балансировка нагрузки в Kubernetes, давайте рассмотрим ключевые термины, используемые в сетях Kubernetes.

Ключевые термины в сети Kubernetes

При работе со сложной системой, такой как K8s, она может быстро стать непосильной! Чтобы помочь вам понять и не отставать от незнакомых фраз и терминов, я добавил сюда ключевые термины, которые вам необходимо знать. Вы встретите многие из этих терминов при обсуждении сетевых структур K8, поэтому убедитесь, что вы хорошо знаете каждый из них!

обслуживание

Сервисы Kubernetes — это группы подов под общим именем. Сервисы имеют стабильные IP-адреса и выступают в роли точки доступа для внешних клиентов. Сервисы похожи на обычные балансировщики нагрузки, поскольку они предназначены для распределения трафика по набору модулей.

стручки

Поды — это объекты, состоящие из набора контейнеров. Проекты, в которых используются эти пространства, тесно связаны с предоставляемыми ими услугами. По сути, модули существуют для того, чтобы вы могли имитировать среду для конкретного приложения, отражающую вариант использования. Кроме того, вы часто используете их как автономный «логический хост». Это делает модули идеальными для разработки программного обеспечения и позволяет командам быстро переносить проекты между сайтами или компаниями в динамичных рабочих средах.

Как правило, модули помогают сформировать единый связный структурный блок службы. Вы часто создаете поды для проектов и аналогичным образом уничтожаете или создаете их для удовлетворения потребностей бизнеса. Вы можете думать о модулях как о непостоянных объектах, которые можно масштабировать, изменять и передавать по мере необходимости. Каждый создаваемый вами модуль имеет свой собственный UID и IP-адрес. Pod может использовать эти атрибуты для связи друг с другом, но не с контейнерами другого модуля.

Вход

Ingress — это набор правил маршрутизации, которые контролируют доступ внешних пользователей к службам. Каждый набор правил поддерживает балансировку нагрузки, терминацию SSL и виртуальный хостинг или маршрутизацию на основе имени. По сути, Ingress способен работать на уровне 7, это позволяет ему собирать больше информации для интеллектуальной маршрутизации посредством перехвата пакетов. Чтобы Ingress функционировал в кластере Kubernetes, вам необходим компонент, называемый контроллером входящего трафика. Некоторые примеры контроллеров включают в себя; NginX, HAProxy, Traefik и т. д. В любом случае они не запускаются с кластером, поэтому вам нужно будет их активировать.

Итак, вы поняли основы и преимущества балансировки нагрузки, а также то, как она работает в среде K8s. Теперь я покажу вам, как работает сервисная сетка и как распределяется нагрузка.

Как Service Mesh справляется с балансировкой нагрузки

Сервисная сетка помогает управлять всеми коммуникациями между сервисами. В вашем собственном случае вы можете использовать его для наблюдения за данными, поскольку они находятся на критическом пути для каждого обрабатываемого запроса.

Сервисные сетки могут помочь вам управлять трафиком внутри вашего кластера. Другими словами, он дополняет ваше приложение новым процессом, который обрабатывает запросы балансировки нагрузки. Что касается сервисных сеток, они просматривают протоколы и автоматически обнаруживают службы IP-адресов. Сервисные сетки проверяют соединения, такие как gRPC.

Балансировка нагрузки в сервисной сетке использует алгоритмы для определения пропускной способности данных и маршрутизации трафика по вашей сети. По сути, он сдерживает или направляет трафик в обход неработоспособных ресурсов, чтобы обеспечить надежный сервис. Более того, сервисная сетка помогает снизить риск простоя системы из-за несбалансированной загрузки сети.

Теперь я рассмотрю несколько типов политик, используемых для балансировки нагрузки, которые вы можете использовать для оптимизации своей системы.

Политики балансировки нагрузки

Существуют различные методы или политики для балансировки нагрузки, которые могут управлять распределением трафика. С этой целью они помогают выполнять интеллектуальную и эффективную балансировку нагрузки. Ознакомьтесь с тремя ключевыми типами политик, которые вы можете использовать.

1. Круговая система

Циклический перебор — это политика балансировки нагрузки по умолчанию, которая распределяет входящий трафик. В этом случае список серверов чередует подключения к серверу в том же порядке, что и список. Для большинства компаний круговой алгоритм работает лучше всего в ситуациях с минимальными изменениями производительности.

2. Наименьшее количество подключений

Это динамическая политика, при которой входящий трафик направляется на внутренний сервер с наименьшим количеством активных подключений. Это гарантирует, что соединения равномерно распределены между внутренними серверами.

3. IP-хэш

Эта политика использует исходный IP-адрес входящего запроса в качестве ключа хеширования для маршрутизации клиентских запросов на тот же внутренний сервер. Это гарантирует, что запросы от конкретного клиента всегда перенаправляются на один и тот же внутренний сервер, пока он доступен.

Последние мысли

Балансировка нагрузки прошла путь от простых систем управления трафиком до управления сложными системами. Более того, он может принести большую пользу бизнесу, использующему требовательные платформы, такие как Kubernetes. Это связано с тем, что Kubernetes требует динамического распределения ресурсов на многих платформах для проектов.

Балансировка нагрузки — важная часть поддержания работоспособности кластеров Kubernetes. Прежде всего, не забудьте настроить инфраструктуру Kubernetes в соответствии с вашими потребностями. То есть вам не нужно придерживаться правил управления трафиком по умолчанию. Когда вы оптимизируете свою систему, у вас будет надежное решение, у которого будет меньше «падений сервера» и которое будет легче поддерживать.

Получите последние новости TechGenix здесь

Часто задаваемые вопросы

Что такое балансировщик нагрузки Kubernetes?

Это служба, которая отправляет соединения на первый сервер в пуле до тех пор, пока он не будет загружен. Когда сервер заполнен, он отправляет новые соединения на следующий доступный сервер. Он также действует как стабильная конечная точка для доступа к внешнему трафику.

Каковы ключевые компоненты балансировки нагрузки Kubernetes?

Ключевые компоненты балансировки нагрузки Kubernetes:

• капсулы и контейнеры; они помогают вам классифицировать и выбирать данные.
• Обслуживание; это группа подов и кластеров под общим названием.
• Ingress или входной контроллер ; эти предоставлять доступ к услугам от внешних клиентов.
• балансировщик нагрузки Kubernetes; это обеспечивает внутреннюю балансировку кластеров Kubernetes.

Каково использование балансировки нагрузки в Kubernetes?

Балансировка нагрузки в Kubernetes помогает повысить эффективность использования сервера, сократить число случаев «сбоя системы» и обеспечить более быструю передачу данных. Кроме того, балансировщики нагрузки Kubernetes работают на уровне 7, предоставляя вам доступ ко всем данным, проанализированным в системе. Другими словами, при использовании балансировщиков нагрузки kubernetes вы получаете наилучший мониторинг и аналитику данных.

Как Kubernetes справляется с балансировкой нагрузки?

Kubernetes обрабатывает балансировку нагрузки через балансировщик нагрузки. Это может быть внутреннее или внешнее. В случае внутренней балансировки нагрузки балансировщик нагрузки обеспечивает маршрутизацию между контейнерами. По сути, внутренние балансировщики нагрузки помогают оптимизировать балансировку нагрузки внутри кластера. Тем не менее, внешняя балансировка нагрузки помогает направлять интернет-трафик на узлы.

Как сервисная сетка справляется с балансировкой нагрузки?

Сервисная сетка управляет балансировкой нагрузки, используя алгоритмы, чтобы решить, как трафик должен маршрутизироваться по сети. Идея состоит в том, что сервисная сетка помогает уменьшить усилия, необходимые администратору Kubernetes, благодаря этой абстракции.