对于自建的Kubernetes集群，默认情况下是不支持负载均衡的。当需要提供服务的外部访问时，可选用的方案不外乎 Ingress、NodePort等方式。但这些方案本身并不算非常完美，他们或多或少都存在着一些不足之外 ，如Ingress不支持TCP协议，而NodePort则是使用随机端口。
一. 部署要求
MetalLB部署需要以下环境才能运行：
运行Kubernetes 1.13.0或更高版本的群集，尚不具有网络负载平衡功能； 一些用于MetalLB分配的IPv4地址； 如果使用BGP模式，需要准备一台或多台支持BGP的路由器； 如果使用layer 2模式时，集群节点间必须允许7946端口的访问 ，用户代理之间的通信； 集群的网络类型需要支持MetalLB，详见下图
| 网络类型 | 兼容性 |
|---|---|
| Antrea | Yes |
| Calico | Mostly |
| Canal | Yes |
| Cilium | Yes |
| Flannel | Yes |
| Kube-ovn | Yes |
| Kube-router | Mostly |
| Weave Net | Mostly |
二. 工作原理
MetalLB支持两种模式，一种是Layer2模式，一种是BGP模式。
Layer2模式
在2层模式下，Metallb会在Node节点中选出一台作为Leader，与服务IP相关的所有流量都会流向该节点。在该节点上， kube-proxy将接收到的流量传播到对应服务的Pod。当leader节点出现故障时，会由另一个节点接管。从这个角度来看，2层模式更像是高可用，而不是负载均衡，因为同时只能在一个节点负责接收数据。
在二层模式中会存在以下两种局限性：单节点瓶颈和故障转移慢的情况。
由于Layer 2 模式会使用单个选举出来的Leader来接收服务IP的所有流量，这就意味着服务的入口带宽被限制为单个节点的带宽，单节点的流量处理能力将成为整个集群的接收外部流量的瓶颈。
在故障转移方面，目前的机制是MetalLB通过发送2层数据包来通知各个节点，并重新选举Leader，这通常能在几秒内完成。但如果是计划外的事故导致的，此时在有故障的客户端刷新其缓存条目之前，将无法访问服务IP。
BGP模式
BGP模式是真正的负载均衡，该模式需要路由器支持BGP协议 ，群集中的每个节点会与网络路由器建议基于BGP的对等会话，并使用该会话来通告负载均衡的IP。MetalLB发布的路由彼此等效，这意味着路由器将使用所有的目标节点，并在它们之间进行负载平衡。数据包到达节点后，kube-proxy负责流量路由的最后一跳，将数据包发送到对应服务的Pod。
负载平衡的方式取决于您特定的路由器型号和配置，常见的有基于数据包哈希对每个连接进行均衡，这意味着单个TCP或UDP会话的所有数据包都将定向到群集中的单个计算机。
三. 部署安装
Metallb支持通过Kuberntes清单、Helm和Kustomize方式进行部署，本文我们将以Kuberntes清单为例介绍产品的部署安装，部署的版本为最新的v0.13.4。
1. 启用kube-proxy的ARP模式
如果集群是使用IPVS模式下kube-proxy，则从kubernetes v.1.14.2开始，必须启用ARP模式。
kubectl edit configmap -n kube-system kube-proxy#设置strictARP值为trueapiVersion: kubeproxy.config.k8s.io/v1alpha1kind: KubeProxyConfigurationmode: "ipvs"ipvs:strictARP: true
2. 安装MetalLB相关组件
$ kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/metallb/metallb/v0.13.4/config/manifests/metallb-native.yamlLayer2模式配置
创建IPAddressPool，并指定用于分配的IP池。
apiVersion: metallb.io/v1beta1kind: IPAddressPoolmetadata:name: ip-poolnamespace: metallb-systemspec:addresses:192.168.214.50-192.168.214.80 #分配给LB的IP池
apiVersion: metallb.io/v1beta1kind: L2Advertisementmetadata:name: l2advernamespace: metallb-system
BGP模式配置
对于具有一个BGP路由器和一个IP地址范围的基本配置，您需要4条信息：
MetalLB应该连接的路由器IP地址， 路由器的AS号， MetalLB应该使用的AS号， 以CIDR前缀表示的IP地址范围。
创建BGPPeer
apiVersion: metallb.io/v1beta2kind: BGPPeermetadata:name: samplenamespace: metallb-systemspec:myASN: 64500peerASN: 64501peerAddress: 10.0.0.1
apiVersion: metallb.io/v1beta1kind: IPAddressPoolmetadata:name: first-poolnamespace: metallb-systemspec:addresses:192.168.10.0/24
apiVersion: metallb.io/v1beta1kind: BGPAdvertisementmetadata:name: bgpadvernamespace: metallb-system
四. 功能验证
1. 创建示例yaml文件并执行，包括svc与deployment。
apiVersion: v1kind: Servicemetadata:name: myapp-svcspec:selector:app: myappports:protocol: TCPport: 80targetPort: 80type: LoadBalancer #类型选择LoadBalancer---apiVersion: apps/v1kind: Deploymentmetadata:name: myapp-deploymentlabels:app: myappspec:replicas: 2selector:matchLabels:app: myapptemplate:metadata:labels:app: myappspec:containers:name: nginximage: nginx:1.19.4ports:containerPort: 80
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