k8s | 深入理解 MetalLB
官网：https://metallb.universe.tf/
开源地址：https://github.com/metallb/metallb
MetalLB 的主要工作是负责管理 Kubernetes 集群中的网络负载均衡。他是一个用于实现外部负载均衡的工具，可以将集群内部的服务暴露给外部网络，让外部用户可以方便地访问这些服务
出现的原因
k8s的LoadBalancer类型的Service依赖于外部的云提供的Load Balancer，当我们把k8s部署在裸机上面时，或者是测试环境时，需要简单的LoadBalancer来验证工作，这个时候MetalLB 就是一个不错的选择
组件及原理
MetalLB分为两部分组成，分别是Controller和Speaker
- Controller：MetalLB的控制器，核心组件，负责监听Service和Endpoint的变化，根据需要通过IP池为Service分配外部ip地址
- Speaker：MetalLB 的发言者, 负责将负载均衡的请求信息发送给外部网络设备，比如路由器或者交换机，以及负责将外部请求转发到集群内部的 Pod
MetalLB 的工作过程：
- 创建 LoadBalancer 类型的 Service，指定 Service 的端口和目标 Pod。
- MetalLB Controller 监听到 Service 的创建，根据配置为该 Service 分配一个 虚拟IP。
- MetalLB Speaker 监听到 虚拟IP 的变化，将 虚拟IP 的信息通过 BGP 协议发送给外部网络设备。
- 外部网络设备接收到 虚拟IP 信息，将负载均衡请求转发到 MetalLB 虚拟IP 所在的 Kubernetes 节点。
- Kubernetes 节点接收到请求后，使用 Linux 的 LVS（Linux Virtual Server) 模块将请求转发到对应的 Pod 上，实现负载均衡。
工作模式
MetalLB 支持两种负载均衡模式：Layer2 模式和 BGP 模式
Layer2 模式
可以将 MetalLB 的 Layer2 模式比作一个简单的广播员。在一个大型的办公楼中，有许多小组需要和外部交流，但是每个小组的人员分布在不同的楼层。这时候，为了将信息传达给每个小组，我们可以请一个广播员，通过喊话的方式将消息传递到每个楼层
MetalLB 会为 Service 随机分配一个未使用的外部 IP 地址，并通过 ARP（地址解析协议）机制，将该 IP 地址与 Service 的 MAC 地址绑定。当外部客户端请求该 IP 地址时，交换机会通过广播方式将请求传递到集群内的所有节点，然后 MetalLB 会将请求转发到相应的 Pod。
优缺点：Layer2 模式相对简单，不需要额外的 BGP 配置，但是由于 Layer2 模式使用广播机制，当集群中有大量外部请求时，可能会导致网络的高负载和冗余传输，可能会影响网络性能
BGP 模式
可以将 MetalLB 的 BGP 模式比作一个智能的邮递信息员。在一个大型公司中，有很多员工需要收发信息，但是每个员工的位置分布在不同的办公区。这时候，为了将信息准确地送到每个员工，我们可以请一个智能的邮递员，他会根据地址信息，将信息投递到每个员工的邮箱
MetalLB 会为 Service 分配一个未使用的外部 IP 地址，并通过 BGP 协议，将该 IP 地址与 Service 的 MAC 地址绑定，并向外部网络设备发送 BGP 更新通告。外部网络设备接收到 BGP 更新通告后，学习到新的 IP 地址和对应的 MAC 地址，从而将负载均衡请求转发到 MetalLB 虚拟IP 所在的 Kubernetes 节点。
优缺点：BGP 模式使用 BGP 协议与外部网络设备交互，实现了高效的负载均衡和路由信息交换，但相较于 Layer2 模式，BGP 模式需要更多的配置和管理，更加的复杂
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