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Crea un bilanciatore del carico con protocollo misto

Autopilot Standard

Questo documento mostra come esporre un'applicazione in esecuzione in un cluster Google Kubernetes Engine (GKE) utilizzando un servizio LoadBalancer esterno o interno con protocollo misto per il traffico TCP e UDP.

Per saperne di più sui bilanciatori del carico L4, consulta Informazioni sui servizi LoadBalancer.

Panoramica

Puoi esporre le applicazioni che utilizzano i protocolli TCP e UDP utilizzando due servizi LoadBalancer GKE separati con un indirizzo IP condiviso coordinato manualmente. Tuttavia, questo approccio è inefficiente perché richiede la gestione di più servizi per una singola applicazione e potrebbe causare problemi come errori di configurazione o esaurimento delle quote di indirizzi IP.

I servizi LoadBalancer con protocollo misto ti consentono di utilizzare un singolo servizio per gestire il traffico TCP e UDP. L'utilizzo di un singolo servizio semplifica la configurazione consentendoti di utilizzare un singolo indirizzo IP e un insieme consolidato di regole di forwarding per entrambi i protocolli. Questa funzionalità è supportata sia per i bilanciatori del carico di rete passthrough esterni regionali sia per i bilanciatori del carico di rete passthrough interni.

GKE supporta i servizi con protocollo misto con configurazioni IPv4, IPv6 e dual-stack. I servizi con protocollo misto utilizzano regole di forwarding di livello 3 (L3). Per progettazione, queste regole inoltrano tutto il traffico in arrivo all'indirizzo IP virtuale (VIP) del bilanciatore del carico direttamente ai nodi del cluster.

Per mantenere la sicurezza, GKE crea e gestisce automaticamente le regole firewall con priorità 999 che consentono solo il traffico TCP e UDP specifico definito nel manifest del servizio. Tutto il resto del traffico non autorizzato indirizzato all'indirizzo VIP del bilanciatore del carico viene bloccato dalle regole firewall gestite da GKE utilizzando la priorità 1000. Se crei regole firewall con priorità più alta, assicurati che le regole non consentano accidentalmente al traffico non autorizzato di raggiungere i nodi. Per saperne di più, consulta Regole firewall del servizio GKE.

Prima di iniziare

Prima di iniziare, assicurati di aver eseguito le seguenti attività:

Abilita l'API Google Kubernetes Engine.

Abilita l'API Google Kubernetes Engine

Se vuoi utilizzare Google Cloud CLI per questa attività, installala e poi inizializza gcloud CLI. Se hai già installato gcloud CLI, scarica l'ultima versione eseguendo il gcloud components update comando. Le versioni precedenti di gcloud CLI potrebbero non supportare l'esecuzione dei comandi in questo documento.
Nota: per le installazioni esistenti di gcloud CLI assicurati di impostare la compute/region proprietà. Se utilizzi principalmente cluster zonali, imposta invece compute/zone. Se imposti una località predefinita, puoi evitare errori in gcloud CLI come il seguente: One of [--zone, --region] must be supplied: Please specify location. Potresti dover specificare la posizione in determinati comandi se la posizione del cluster è diversa da quella predefinita che hai impostato.

Assicurati di avere un cluster Autopilot o Standard esistente. Per creare un nuovo cluster, vedi Crea un cluster Autopilot.

Requisiti

Per creare un servizio LoadBalancer che utilizzi protocolli misti, il cluster deve soddisfare i seguenti requisiti:

Il bilanciamento del carico con protocollo misto è disponibile a livello di disponibilità generale a partire da GKE versione 1.36.2-gke.1498000 e successive. La versione di disponibilità generale supporta sia i bilanciatori del carico esterni sia quelli interni con configurazioni IPv4, IPv6 e dual-stack.
Per le versioni da 1.34.1-gke.2190000 a 1.36.2-gke.1498000, il bilanciamento del carico con protocollo misto è supportato solo per i bilanciatori del carico esterni che utilizzano indirizzi IPv4.
Devi aver abilitato l'addon HttpLoadBalancing nel cluster.
Per i bilanciatori del carico interni, il cluster deve avere l'impostazione secondaria GKE abilitata.
Per i nuovi servizi LoadBalancer interni, nel manifest del servizio imposta il valore del campo spec.loadBalancerClass su networking.gke.io/l4-regional-internal. Per i servizi interni esistenti, il manifest ha già l'annotazione networking.gke.io/load-balancer-type: "Internal" e puoi lasciarla così com'è.
Per i nuovi servizi LoadBalancer esterni, imposta il campo spec.loadBalancerClass su networking.gke.io/l4-regional-external nel manifest del servizio. Per i servizi esterni esistenti, il manifest ha già l' cloud.google.com/l4-rbs: "enabled" annotazione e puoi lasciare l' annotazione così com'è.

Limitazioni

Nelle versioni da 1.34.1-gke.2190000 a 1.36.2-gke.1498000, i bilanciatori del carico con protocollo misto supportano solo gli indirizzi IPv4.
I servizi esistenti con i finalizzatori gke.networking.io/l4-ilb-v1 o gke.networking.io/l4-netlb-v1 non possono essere utilizzati per il bilanciamento del carico con protocollo misto. Se vuoi utilizzare protocolli misti su questi servizi, devi eliminare e ricreare il servizio in base ai requisiti precedenti.
L'aggiornamento delle porte del servizio potrebbe causare una breve interruzione del traffico per tutto il traffico instradato tramite il bilanciatore del carico.
Non puoi collegare Private Service Connect ai servizi con protocollo misto.

Prezzi

Cloud de Confiance ti addebita i costi per regola di forwarding, per gli indirizzi IP esterni e per i dati inviati. La tabella seguente descrive il numero di regole di forwarding e indirizzi IP esterni utilizzati per le configurazioni specificate. Per saperne di più, consulta Prezzi della rete VPC.

Tipo	Livello di trasporto	Livello internet	Numero di regole di forwarding	Numero di indirizzi IP esterni
Interno	Singolo o misto (TCP, UDP o entrambi)	IPv4	1	0
		IPv6	1	0
		IPv4 e IPv6 (DualStack)	2	0
Esterno	Singolo o misto (TCP, UDP o entrambi)	IPv4	1	1
		IPv6	1	1
		IPv4 e IPv6 (DualStack)	2	2

Esegui il deployment di un carico di lavoro

Questa sezione mostra come eseguire il deployment di un carico di lavoro di esempio che rimane in ascolto sulle porte TCP e UDP. Tieni presente che la configurazione del deployment è la stessa sia che tu stia utilizzando un servizio LoadBalancer con protocollo misto sia due servizi LoadBalancer con protocollo singolo separati.

Il seguente manifest è per un'applicazione di esempio che rimane in ascolto sulla porta 8080 per il traffico TCP e UDP. Salva il seguente manifest come mixed-app-deployment.yaml:

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: mixed-app-deployment
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: mixed-app
  template:
    metadata:
      labels:
        app: mixed-app
    spec:
      containers:
      - image: gcr.io/kubernetes-e2e-test-images/agnhost:2.6
        name: agnhost
        args: ["serve-hostname", "--port=8080", "--tcp=true", "--udp=true", "--http=false"]
        ports:
          - name: tcp8080
            protocol: TCP
            containerPort: 8080
          - name: udp8080
            protocol: UDP
            containerPort: 8080

Applica il manifest al cluster:

kubectl apply -f mixed-app-deployment.yaml

Crea un bilanciatore del carico con protocollo misto

Crea un servizio di tipo LoadBalancer che esponga il deployment al traffico TCP e UDP. Puoi creare un bilanciatore del carico esterno o interno.

Per creare un bilanciatore del carico esterno, salva il seguente manifest come mixed-protocol-lb.yaml:

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: mixed-protocol-external-lb
spec:
  loadBalancerClass: "networking.gke.io/l4-regional-external"
  type: LoadBalancer
  selector:
    app: mixed-app
  ports:
  - name: tcp-port
    protocol: TCP
    port: 8080
  - name: udp-port
    protocol: UDP
    port: 8080

Per creare un bilanciatore del carico interno, imposta il valore del campo spec.loadBalancerClass su networking.gke.io/l4-regional-internal.

Il servizio precedente ha due porte, una per TCP e una per UDP, entrambe sulla porta 8080.

Applica il manifest al cluster:

kubectl apply --server-side -f mixed-protocol-lb.yaml

Verifica il bilanciatore del carico con protocollo misto

Dopo aver creato il servizio, verifica che GKE abbia creato correttamente il bilanciatore del carico.

Esamina il servizio:
```
kubectl describe service SERVICE_NAME
```
Sostituisci SERVICE_NAME con il nome del servizio (ad esempio mixed-protocol-lb).

L'output mostra l'indirizzo IP del bilanciatore del carico e le regole di forwarding. Verifica i seguenti dettagli nell'output:
- Il campo status.loadBalancer.ingress.ip è compilato.
- Per i cluster nelle versioni da 1.34.1-gke.2190000 a 1.36.2-gke.1498000, verifica che siano presenti le seguenti annotazioni per il bilanciatore del carico esterno:
  - service.kubernetes.io/tcp-forwarding-rule
  - service.kubernetes.io/udp-forwarding-rule
- Per i cluster creati nelle versioni successive alla 1.36.2-gke.1498000, verifica che siano presenti le seguenti annotazioni per il bilanciatore del carico, a seconda della configurazione:
  - Per IPv4: service.kubernetes.io/l3-forwarding-rule
  - Per IPv6: service.kubernetes.io/l3-forwarding-rule-ipv6
  - Per dual-stack: entrambe le annotazioni.
- La sezione Events non contiene messaggi di errore.

Aggiorna il bilanciatore del carico con protocollo misto

Puoi aggiornare le porte di un bilanciatore del carico con protocollo misto modificando il manifest del servizio. Per modificare il servizio, esegui il comando seguente:

kubectl edit service SERVICE_NAME

Sostituisci SERVICE_NAME con il nome del servizio.

Aggiorna le porte

Per aggiornare le porte di un bilanciatore del carico con protocollo misto, modifica la sezione ports del manifest del servizio. Puoi aggiungere, rimuovere o modificare le porte.

L'esempio seguente aggiunge una porta UDP per lo streaming e una porta TCP per i metadati del server di gioco:

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: mixed-protocol-lb
spec:
  loadBalancerClass: "networking.gke.io/l4-regional-external"  # for internal LB, use: "networking.gke.io/l4-regional-internal"
  type: LoadBalancer
  selector:
    app: mixed-app
  ports:
  - name: tcp-port
    protocol: TCP
    port: 8080
  - name: streaming
    protocol: UDP
    port: 10100
  - name: gameserver-metadata
    protocol: TCP
    port: 10400
  - name: https
    protocol: TCP
    port: 443

Aggiorna un bilanciatore del carico con protocollo singolo a protocollo misto

Per modificare un bilanciatore del carico con protocollo singolo in un bilanciatore del carico con protocollo misto, modifica il servizio in modo da includere le porte per i protocolli TCP e UDP.

L'esempio seguente aggiunge una porta UDP per DNS a un bilanciatore del carico esistente solo TCP:

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: already-existing-single-protocol-lb
spec:
  loadBalancerClass: "networking.gke.io/l4-regional-external" # for internal LB, use: "networking.gke.io/l4-regional-internal"
  type: LoadBalancer
  selector:
    app: mixed-app
  ports:
  - name: http
    protocol: TCP
    port: 80
  - name: https
    protocol: TCP
    port: 443
  - name: dns
    protocol: UDP
    port: 53

Aggiorna un bilanciatore del carico con protocollo misto a protocollo singolo

Per modificare un bilanciatore del carico con protocollo misto in un bilanciatore del carico con protocollo singolo, rimuovi tutte le porte per uno dei protocolli.

L'esempio seguente rimuove la porta UDP per DNS, che converte il bilanciatore del carico in solo TCP:

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: already-existing-mixed-protocol-lb
spec:
  loadBalancerClass: "networking.gke.io/l4-regional-external" # for internal LB, use: "networking.gke.io/l4-regional-internal"
  type: LoadBalancer
  selector:
    app: mixed-app
  ports:
  - name: http
    protocol: TCP
    port: 80
  - name: https
    protocol: TCP
    port: 443

Elimina il servizio LoadBalancer con protocollo misto

Per eliminare il servizio LoadBalancer con protocollo misto, esegui il comando seguente:

kubectl delete service SERVICE_NAME

Sostituisci SERVICE_NAME con il nome del servizio (ad esempio mixed-protocol-external-lb).

GKE rimuove automaticamente tutte le risorse del bilanciatore del carico create per il servizio.

Risoluzione dei problemi

Questa sezione descrive come risolvere i problemi comuni con i servizi LoadBalancer con protocollo misto.

Verifica la presenza di eventi di errore

Il primo passo per la risoluzione dei problemi è controllare gli eventi associati al servizio.

Recupera i dettagli del servizio:
```
kubectl describe service SERVICE_NAME
```
Sostituisci SERVICE_NAME con il nome del servizio.
Esamina la sezione Events alla fine dell'output per verificare la presenza di messaggi di errore.

Errore: Mixed Protocol is not supported for LoadBalancer

Se hai creato il servizio con l'annotazione cloud.google.com/l4-rbs: "enabled", potresti visualizzare un evento di avviso dal controller del servizio originale dopo aver creato il bilanciatore del carico con protocollo misto: mixed-protocol is not supported for LoadBalancer.

Puoi ignorare questo messaggio perché il nuovo controller, che supporta i protocolli misti, esegue il provisioning corretto del bilanciatore del carico.

La definizione della porta non è presente dopo un aggiornamento

Sintomo:

Quando aggiorni un servizio che utilizza la stessa porta per TCP e UDP (ad esempio, la porta 8080), una delle definizioni delle porte non è presente nel servizio aggiornato.

Causa:

Si tratta di un problema noto in Kubernetes. Quando aggiorni un servizio con più protocolli sulla stessa porta, il calcolo della patch lato client può unire in modo errato l'elenco delle porte, causando la rimozione di una delle definizioni delle porte. Questo problema riguarda i client che utilizzano l'applicazione di patch lato client, come kubectl apply e il client Go con patch di unione.

Soluzione:

La soluzione alternativa per questo problema dipende dal client.

Per kubectl: utilizza il flag --server-side con kubectl apply:
```
kubectl apply --server-side -f YOUR_SERVICE_MANIFEST.yaml
```
Sostituisci YOUR_SERVICE_MANIFEST con il nome del manifest del servizio.
Per go-client: non utilizzare le patch di unione. Utilizza invece una chiamata di aggiornamento per sostituire il servizio. È necessaria una richiesta HTTP PUT con l'intera specifica dell'oggetto Service.

Passaggi successivi

Scopri di più su come esporre le applicazioni utilizzando i servizi.
Leggi i servizi LoadBalancer.