CN114390101A - 一种基于BGP组网的Kubernetes负载均衡方法 - Google Patents

一种基于BGP组网的Kubernetes负载均衡方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于BGP组网的Kubernetes负载均衡方法，本发明方法提供4‑7层的负载的负载能力，Pod直接发布到负载均衡上，相比较NodePort+外部负载均衡设备，不占用集群Node端口，不需要集群内部Kube‑Proxy参与，提升了网络性能，提供更丰富的健康检查，会话保持能力。

Description

一种基于BGP组网的Kubernetes负载均衡方法
技术领域
本发明涉及负载均衡技术领域，具体是指一种基于BGP组网的Kubernetes负载均衡方法。
背景技术
Kubernetes是Google开源的容器集群管理系统，提供应用部署、维护、扩展机制等功能。利用kubernetes能够方便地管理跨机器运行容器化的应用。在kubernetes技术中，Pod是基本操作单元，由一个或多个容器构成；其中，若Pod由多个容器构成，构成一个Pod的多个容器处于kubernetes集群的同一节点(即主机)。由于Pod会在kubernetes集群的各个节点上漂移，Pod的地址并不固定，这导致无法访问Pod。Kubernetes进而引入service的概念，service也是kubernetes的基本操作单元，具有固定不变的DNS(Domain Name System，域名系统)域名。由service代理Pod后，可以通过service的DNS域名访问其代理的Pod；ConfigMap类型的资源用于保存应用程序的配置信息；API(Application ProgrammingInterface，应用程序接口)是一些预先定义的接口；Calico作为一种常用的Kubernetes网络插件,使用BGP协议对各节点的容器网络进行路由交换。
随着Kubernetes虚拟化技术的兴起，应用架构的微服务化、系统的快速迭代对资源的弹性伸缩提出了更高的要求，要求负载均衡有更好的灵活性。Kubernetes提供了NodePort、LoadBalancer、Ingress三种方案发布服务。
目前的三种方案都有一些不完美的地方，只能支持七层应用的分发，对用户使用场景有所限制。NodePort会占用Kubernetes Node独立的端口，并且集群所有Node都要开通此端口的入访能力，限制了集群服务数量。一般会和集群外部的负载均衡设备搭配做双层负载，但对性能有一定影响。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供4-7层负载能力，基于BGP组网方案，负载均衡到Pod之间网络互通，绕开NodePort，实现Pod的直接发布，提高负载性能，简化结构，灵活发布服务。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为一种基于BGP组网的Kubernetes负载均衡方法，包括以下步骤：
步骤一：在Kubernetes部署CalicoBGP组网，所述CalicoBGP组网利用Linux内核建立高效的虚拟路由器来负责数据转发；
步骤二：配置集群外部的负载均衡，使其加入BGP网络中，实现负载均衡到Pod的网络直通；
步骤三：在Kubernetes中部署负载均衡控制器容器，控制器监听API SERVER，并将服务变化同步到集群外部的负载均衡上；
步骤四：用户向Kubernetes中发布ConfigMap，ConfigMap中描述了需要发布到负载均衡的Service、虚拟服务相关配置，经控制器感知后同步到负载均衡上，完成服务发布；
步骤五：外部用户请求先到达负载均衡设备，经负载后均衡的转发到对应的一组Pod上。
作为改进，所述步骤一中的每个虚拟路由器通过BGP协议负责把自己上运行的工作信息的路由信息向整个Calico网络内传播。
作为改进，所述步骤三中服务变化包括ConfigMap、Service、Pod的变化。
本发明与现有技术相比的优点在于：本发明方法提供4-7层的负载的负载能力，Pod直接发布到负载均衡上，相比较NodePort+外部负载均衡设备，不占用集群Node端口，不需要集群内部Kube-Proxy参与，提升了网络性能，提供更丰富的健康检查，会话保持能力。
附图说明
图1是本发明一种基于BGP组网的Kubernetes负载均衡方法的原理图。
图2是本发明一种基于BGP组网的Kubernetes负载均衡方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明一种基于BGP组网的Kubernetes负载均衡方法做进一步的详细说明。
结合附图1-2，一种基于BGP组网的Kubernetes负载均衡方法，包括以下步骤：
步骤一：在Kubernetes部署Calico BGP组网，所述Calico BGP组网利用Linux内核建立高效的虚拟路由器来负责数据转发；
步骤二：配置集群外部的负载均衡，使其加入BGP网络中，实现负载均衡到Pod的网络直通；
步骤三：在Kubernetes中部署负载均衡控制器容器，控制器监听API SERVER，并将服务变化同步到集群外部的负载均衡上；
步骤四：用户向Kubernetes中发布ConfigMap，ConfigMap中描述了需要发布到负载均衡的Service、虚拟服务相关配置，经控制器感知后同步到负载均衡上，完成服务发布；
步骤五：外部用户请求先到达负载均衡设备，经负载后均衡的转发到对应的一组Pod上。
所述步骤一中的每个虚拟路由器通过BGP协议负责把自己上运行的工作信息的路由信息向整个Calico网络内传播。
所述步骤三中服务变化包括ConfigMap、Service、Pod的变化。
本发明一种基于BGP组网的Kubernetes负载均衡方法的具体实施过程如下：
Kubernetes部署Calico BGP组网，Calico BGP组网利用Linux内核建立高效的虚拟路由器来负责数据转发，每个虚拟路由器通过BGP协议负责把自己上运行的工作信息的路由信息向整个Calico网络内传播；
负载均衡配置BGP邻居，加入BGP组网，实现负载均衡到Pod的网络互通；
Kubernetes部署负载均衡控制器容器，通过监听Kubernetes API SERVER感知ConfigMap、Service、Pod等变化，并同步到集群外部的负载均衡上；
用户通过ConfigMap发布服务，ConfigMap描述要发布的Service以及负载均衡相关配置；
控制器感知到ConfigMap，将服务同步到负载均衡。
以上对本发明及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种基于BGP组网的Kubernetes负载均衡方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：在Kubernetes部署Calico BGP组网，所述Calico BGP组网利用Linux内核建立高效的虚拟路由器来负责数据转发；
步骤二：配置集群外部的负载均衡，使其加入BGP网络中，实现负载均衡到Pod的网络直通；
步骤三：在Kubernetes中部署负载均衡控制器容器，控制器监听API SERVER，并将服务变化同步到集群外部的负载均衡上；
步骤四：用户向Kubernetes中发布ConfigMap，ConfigMap中描述了需要发布到负载均衡的Service、虚拟服务相关配置，经控制器感知后同步到负载均衡上，完成服务发布；
步骤五：外部用户请求先到达负载均衡设备，经负载后均衡的转发到对应的一组Pod上。
2.根据权利要求1所述的一种基于BGP组网的Kubernetes负载均衡方法，其特征在于：所述步骤一中的每个虚拟路由器通过BGP协议负责把自己上运行的工作信息的路由信息向整个Calico网络内传播。
3.根据权利要求1所述的一种基于BGP组网的Kubernetes负载均衡方法，其特征在于：所述步骤三中服务变化包括ConfigMap、Service、Pod的变化。
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