了解 MetalLB
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术语
| 术语 | 描述 |
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| VIP | 虚拟 IP 地址（VIP）是 MetalLB 为 LoadBalancer 类型的内部路由分配的 IP 地址，为外部流量访问集群内服务提供统一的访问入口。 |
| ARP | 地址解析协议（ARP）用于将网络层的 IP 地址映射到数据链路层的 MAC 地址。 |
| GARP | 免费 ARP（GARP）是一种特殊的 ARP 请求，用于通知网络中其他节点 IP 地址与 MAC 地址的绑定关系。与普通 ARP 请求不同，GARP 不等待响应，而是主动在网络中发送信息。 |
| ARP Responder | MetalLB 的一个组件，负责响应 ARP 请求，将 VIP 映射到节点的 MAC 地址。当节点需要与 VIP 通信时，会发送 ARP 请求以获取与 VIP 对应的 MAC 地址。每个可用节点都有一个 ARP Responder 来响应这些请求，将 VIP 映射到该节点的 MAC 地址。 |
| Controller | MetalLB 的一个组件，负责从外部地址池动态分配 VIP 用于 LoadBalancer 类型的内部路由。Controller 监听集群中内部路由的创建和删除事件，以便按需分配或释放 VIP。 |
| Speaker | MetalLB 的一个组件，根据策略或算法决定节点是否承载 VIP 并发送 GARP。它确保节点之间达到一定的负载平衡，当某个节点不可用时，其他节点可以接管 VIP 并发送 GARP，从而实现高可用。 |
MetalLB 高可用原理
平台默认使用 MetalLB 的 ARP 模式，具体实现流程和原理如下：
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MetalLB 的 Controller 组件从外部地址池中选择一个 IP 地址，分配给 LoadBalancer 类型的内部路由作为 VIP。
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MetalLB 根据 算法选择一个可用节点作为 leader 来承载该 VIP，并转发流量。
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该节点上的 Speaker 组件主动发送 GARP，在所有节点间建立 VIP 与 MAC 地址的映射关系。
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同一子网内的节点在获知 VIP 与可用节点 MAC 地址的映射后，访问 VIP 时会直接与该节点通信。
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不同子网的节点则先将流量路由到其子网的网关，再由网关转发到承载 VIP 的节点。
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当该节点发生故障时，MetalLB 会选择另一个 leader 承载 VIP，并发送 GARP 刷新 Service IP 的 MAC 地址，从而保证高可用。
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流量到达节点后，Kube-Proxy 会将流量转发到对应的 Pod。
选择 VIP 承载节点的算法
给定负载均衡器 IP 的“leader”（即将要广播该 IP 的节点）的选举是无状态的，工作方式如下：
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每个 speaker 收集给定 IP 的潜在广播者列表，考虑活动的 speaker、外部流量策略、活动的 endpoints、节点选择器等因素。
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每个 speaker 执行相同的计算：对“节点+VIP”元素的哈希值进行排序，获得一个有序列表，如果自己是列表中的第一个元素，则广播该服务。
这样就不需要记忆哪个 speaker 负责广播某个 IP。
计算公式
公式为：外部地址池数量 = ceil(n-vip / n-node)，其中 ceil 表示向上取整。
注意：如果使用虚拟机，则虚拟机数量 = 外部地址池数量 * n。这里 n 必须大于 2，允许最多一个节点故障。
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n-vip：表示 VIP 的数量。
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n-node：表示单个节点可承载的 VIP 数量。
应用示例
某公司有 10 个 VIP，每个可用节点最多承载 5 个 VIP，允许一个节点故障，该公司应如何规划外部地址池数量和可用节点数量？
分析：
需要两个外部地址池和四个可用节点。
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每个可用节点最多承载 5 个 VIP，意味着一个外部地址池可容纳 5 个 VIP，因此 10 个 VIP 需要两个外部地址池。
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允许一个节点故障意味着每个地址池必须包含一个承载 VIP 的节点和一个备份节点，因此两个外部地址池各需要两个可用节点。