Kubernetes 作為容器編排平臺，對於解決許多企業採用微服務帶來的問題至關重要。公司越來越多地使用微服務跨多個平臺管理大量小型容器，如果網路管理和資源分配管理不當，可能會導致效能問題。然而，當可擴充套件性和可用性得到成功管理時，這些問題就不再是一個問題。
負載平衡對於充分利用 Kubernetes 至關重要。負載平衡不僅可以保護使用者免受無響應的服務和應用程式的影響，而且還可以充當伺服器和客戶端集合之間的隱形中介，確保及時處理連線請求。
本文將介紹負載均衡的基礎知識、其優點以及如何將其與 Kubernetes 整合。您還將學習如何在 Kubernetes 設定中正確管理請求。
Kubernetes 中的負載均衡是什麼？
在高峰時段，網站和業務應用程式必須處理許多查詢。此外，企業將負擔分散到多個伺服器上以滿足這一需求。除了成本優勢之外，它還可以在所有伺服器之間均勻分配需求。這種負載平衡可以防止單個伺服器當機。由於業務和使用者需求，當前所有應用程式都無法在沒有它的情況下執行。Kubernetes 中的負載均衡是在 Kubernetes 叢集中執行容器化應用程式的重要組成部分。Kubernetes 是一種開源容器編排技術，可自動執行容器化應用程式部署、擴充套件和管理。Kubernetes 中的負載平衡具有類似的目的，確保流量均勻分佈在執行應用程式的眾多容器或 Pod 中。
伺服器可能位於現場、雲端或資料中心。它們可以是虛擬的、物理的或兩者的組合。為了實現這一目標，負載平衡必須跨多個平臺執行。在任何情況下，您都必須最大限度地提高產量，同時最大限度地縮短響應時間。
將負載平衡視為“交通警察”操作。在本例中，“交通警察”在所有伺服器之間路由傳入請求和資料。在這種情況下，“警察”保證沒有任何一臺伺服器超負荷工作，並將秩序恢復到原本混亂的場景。如果伺服器出現故障，負載均衡器會立即重定向流量。當您將新伺服器新增到池中時，負載均衡器會自動分配其資源。為此，自動負載平衡器可確保您的系統在升級和維護過程中保持執行。
負載均衡的優點
現在您已經熟悉了負載平衡的基本原理，讓我們看看它的優點。
高可用性：負載平衡可確保即使某些伺服器或資源出現故障，您的應用程式和服務也能繼續執行。它透過將傳入流量分配到不同的伺服器或資源來降低由於硬體故障或其他問題而導致的停機風險。
支援高峰時段的流量：負載均衡器可以有效地處理高峰時段增加的流量。它們將傳入請求分散到眾多伺服器上，防止任何單個伺服器負擔過重，並確保快速響應使用者需求。
當推出新功能或升級時，負載平衡允許您將部分流量路由到新版本（金絲雀版本），同時將大部分流量保持在穩定版本上。
藍色或綠色版本：在不同的上下文中執行應用程式的不同版本時，負載平衡至關重要（例如，藍色表示當前版本，綠色表示新版本）。它可以幫助您在各種設定之間平穩地轉換流量，最大限度地減少傳輸過程中系統範圍內的速度下降。
負載平衡可確保遷移基礎設施或交換平臺時的平穩過渡。它允許您逐步將流量轉移到新的基礎設施，而不會中斷服務。
預測分析：負載均衡器中經常包含監控和分析功能。它們可以監控使用者流量模式和效能指標，使您能夠根據實時資訊做出明智的決策。您可以主動使用預測分析來更改負載平衡配置，以應對不斷變化的流量。
維護任務的靈活性：在日常維護或更新期間，負載均衡器可以將使用者流量重定向到正在服務的伺服器上。這減少了服務中斷和停機時間，允許使用者在維護活動完成時繼續使用您的服務。
負載平衡是現代 IT 基礎設施的重要組成部分，提供各種優勢，例如提高可用性、可擴充套件性和靈活性。它對於提供一致的使用者體驗以及應用程式和服務的平穩執行至關重要，特別是在動態和高需求的環境中。
外部負載均衡
負載均衡是控制流量、保證 Kubernetes 應用程式可用性和穩定性的重要組成部分。Kubernetes 包含多種方法來平衡暴露於外部連線的服務的負載。讓我們回顧一下 Kubernetes 負載均衡中的重要短語和概念：
Service： Kubernetes 服務將一組 Pod 聚合在一個通用名稱下，並提供一致的 IP 地址。它們充當外部客戶的入口點，將流量分散到整個服務的 Pod 中。在 Kubernetes 中，服務是負載平衡的關鍵組成部分。
Pod： Pod 是 Kubernetes 最小的可部署單元，代表同一網路名稱空間中的一個或多個容器。Pod 隔離特定於應用程式的環境，使其成為微服務部署的理想選擇。每個 Pod 都有其 IP 地址並容納應用程式容器。
LoadBalancer： Kubernetes 中的 LoadBalancer 服務型別允許您將服務直接公開到網際網路。它通常與雲提供商負載均衡器互動，將傳入流量分配到服務的 Pod。該服務為外部通訊提供穩定的端點，支援TCP、gRPC、HTTP、UDP等協議。
Ingress：Ingress入口是一種更高階別的資源，充當 HTTP 和 HTTPS 流量的智慧路由器。入口資源指定流量路由規則並提供 SSL 終止、基於名稱的虛擬託管和基於路徑的路由等服務。Ingress 控制器（例如 Nginx、HAProxy 或 Traefik）將 Ingress 資源中定義的規則付諸實踐。
Ingress Controller： Ingress Controller 是一個 Kubernetes 叢集元件，它實現 Ingress 資源中設定的規則。它將這些規則轉換為所選負載均衡軟體（例如 Nginx）的配置設定，以按照已建立的路由規則管理流量。
Ingress入口規則：入口資源是管理外部使用者如何訪問服務的規則。這些規則中包含基於路徑的路由、基於主機的路由、SSL/TLS 終止和其他自定義選項。Ingress 提供比基本 LoadBalancer 服務更細粒度的負載平衡控制。
Service Mesh服務網格：服務網格是一個網路基礎設施層，用於管理 Kubernetes 叢集中微服務之間的通訊。本文沒有直接討論這個問題。服務網格（例如 Istio 或 Linkerd）為微服務提供複雜的功能，例如負載平衡、流量管理、安全性和可觀察性。
綜上所述，根據您應用的具體需求，Kubernetes 支援多種負載均衡方式，例如 LoadBalancer 服務、Ingress 資源等。瞭解這些原則以及它們如何互動對於正確處理外部流量和維護基於 Kubernetes 的應用程式的可擴充套件性和可靠性至關重要。
使用服務網格進行負載平衡
服務網格有助於管理所有服務到服務的通訊。在您的場景中，您可以利用它來監視資料，因為它位於處理每個請求的關鍵路徑上。
服務網格可以幫助您管理叢集內的流量。換句話說，它新增了一個新程序來處理應用程式的負載平衡請求。在服務網格方面，它們檢查協議並自動發現IP地址服務。服務網格（如 gRPC）檢查連線。
負載平衡演算法：服務網格內的負載平衡不是偶然操作。使用複雜的演算法。這些演算法的功能類似於交通控制器，分析
資料吞吐量並就整個網路的路由流量做出明智的決策。主要目標是保證請求的分散式、均衡性和高效性。
彈性和容錯：服務網格也是您在彈性和容錯方面的安全網。它足夠智慧，可以識別不健康的資源，並做出實時決策，減緩或重新路由流量遠離這些位置。這種主動的負載平衡方法可確保您的服務保持彈性和響應能力。這類似於擁有一個智慧流量控制器，可以動態地重新路由流量以保持系統平穩執行。
降低風險：網路負載不平衡是一個很大的風險，可能會導致系統停機。這就是服務網格發揮作用來幫助限制危險的地方。它透過仔細控制流量並不斷改變路徑來減少任何單個元件過載的機會，從而提高系統的整體穩定性。
服務網格使用的策略
現在，讓我們看看服務網格用於負載平衡的一些策略型別。這些策略對於最佳化系統效能至關重要：
- 迴圈：此策略在健康例項之間均勻分配請求，確保公平的負載分配。
- 最少連線：它將流量路由到活動連線最少的例項，從而最佳化資源效率。
- 加權路由：此策略允許您為例項設定不同的權重並控制每個例項接收的流量比例。
- 斷路器：一種關鍵的彈性策略，透過暫時限制不健康例項的流量直到它們恢復來防止級聯故障。
- 重試和超時策略：這些策略定義服務網格如何處理不成功的請求，允許重試，同時對響應能力施加超時限制。
服務網格是複雜的服務間通訊中的可靠盟友。它不僅增加了負載平衡的智慧性，還提高了應用程式的彈性和可靠性，使其成為現代微服務架構的重要組成部分。
負載均衡策略
讓我們看一下負載平衡的三個關鍵規則，每個規則都有其獨特的智慧、高效控制流量分配的方式。考慮以下三種型別的政策：
- Round Robin：Round Robin可以被認為是一場傳球友誼賽。這是在伺服器之間均勻分配傳入流量的預設策略。將其視為回合遊戲：每個伺服器按照列表中出現的順序獲得回合。Round Robin迴圈法是許多企業的首選方法，特別是在伺服器效能相似的情況下。
- Least Connection：將此策略想象為交通警察將汽車引導至最不擁擠的路徑。這是一種動態策略，其中傳入流量被智慧地路由到具有最少活動連線的後端伺服器。這可以保證連線在所有後端伺服器上均勻分佈，從而防止任何單個伺服器負擔過重。
- IP Hash：此策略類似於保留停車位。IP 雜湊使用傳入請求的源 IP 地址作為唯一金鑰來確定哪個後端伺服器應處理客戶端的請求。這很有用，因為它確保來自同一客戶端的請求始終路由到同一後端伺服器（只要該後端伺服器可用）。
- Consistent Hashing (Ring Hash)一致性雜湊（環雜湊）：一致性雜湊使用雜湊金鑰來分發連線。由於它將負載平衡與永續性結合在一起，而無需在新增或刪除伺服器時重新計算整個雜湊表，因此它非常適合對具有動態內容的快取伺服器進行負載平衡。
- Fastest Response（加權響應時間）：此技術以最短響應時間（按第一個位元組的時間來衡量）將新連線路由到伺服器。對於臨時連線和不同功能的伺服器來說非常方便。
- Fewest Servers：容納當前客戶端負載所需的最少伺服器數量。多餘的伺服器可以暫時關閉或取消配置。當虛擬計算機產生費用時（例如託管環境），它非常有用。
這些負載平衡策略提供了多種方法來最佳化伺服器之間的流量分配。無論您選擇公平輪換（迴圈）、最不繁忙的路由（最少連線）還是個性化體驗（IP 雜湊），這些策略都允許您根據應用程式的需求定製負載平衡，並確保高效可靠的服務交付。
結論
在 Kubernetes 的世界裡，定製是必不可少的。您不必受限於預設的流量管理規則。您可以根據自己的需求定製 Kubernetes 基礎設施，從而設計出一套強大的解決方案，最大限度地減少伺服器停機時間並簡化維護工作。