On-premise コンテナ基盤と Hardware LB を使った "type LoadBalancer"

@サイバーエージェントとさくらインターネットのインフラ談義 11/14

サイバーエージェント アドテクスタジオ CIA では、プライベートクラウドに GKE互換のコンテナ基盤として AKE を提供しており、
既にプロダクションでも利用されています。
アドテクノロジーではレイテンシには非常にシビアなため、AKEではHardware LB と Kubernetes を連携することにしています。
オンプレ環境の Kubernetes の一方式として確立し、GKEと共存できるオンプレ環境を目指しています。

Transcript

1. On-premise コンテナ基盤と Hardware LB を使った “type LoadBalancer” @サイバーエージェントとさくらインターネットのインフラ談義
2. 青山 真也 (Masaya Aoyama) 普段の主な仕事↓ 世界で 138 番目 https://adtech.cyberagent.io/techblog/ archives/3086
3. adtech studio のプライベートクラウド環境 ・OpenStack をベースとしたプライベートクラウド環境 ・Network のレイテンシが許容されないアドテクシステム そんな弊社にも Production で利用可能な GKE ライクなコンテナ基盤 AKE （Adtech Container Engine）
4. GKE が Google Kubernetes Engine に GKE = Google Container Engine AKE = Adtech Container Engine 参考: https://cloudplatform.googleblog.com/2017/11/introducing-Certified-Kubernetes-and-Google-Kubernetes-Engine.html?utm_source=feedburner&ut m_medium=feed&utm_campaign=Feed:+ClPlBl+(Cloud+Platform+Blog)
5. みなさん Kubernetes って どういう環境で利用されていますか？
7. 素の Kubernetes を構築した場合 ① Dynamic Persistent Volume Provisioning が使えない ◦ PVC の要求に応じて PV を動的に払い出す機能 3 GB の Persistent Volume 頂戴！ 5 GBの Persistent Volume あげる！ 5GB 10 GB 7 GB 事前に作成 事前に作成する手間、容量の無駄が発生しやすい
8. 素の Kubernetes を構築した場合 ① Dynamic Persistent Volume Provisioning が使えない ◦ PVC の要求に応じて PV を動的に払い出す機能 3 GB の Persistent Volume 頂戴！ 3 GBの Persistent Volume あげる！ 3 GB 欲しいって言われたから 作って渡そう 利用者の管理コストが低下
9. おいでおいで〜 …
10. 素の Kubernetes を構築した場合 ② type LoadBalancer Service が使えない ◦ クラスタ外 LoadBalancer を作成する機能
11. おいでおいで〜 …
12. 機能の実現と Cloud Provider ① Dynamic Persistent Volume Provisioning • Kubernetes の Cloud Provider 連携機能を利用 • Persistent Volume Plugin (ScaleIO, Flusterfs) ② type LoadBalancer • Kubernetes の Cloud Provider 連携機能を利用 ◦ 純粋なベアメタル/VM で Cloud Provider 連携してない場合は？ ◦ OpenStack で LBaaS 機能を利用していない場合は？
13. This is a slide title 今回は AKE の中でも、 LoadBalancer 周りの話をします。
14. AKE 1.0 の構成 (NodePort + Metal LB) eth0: 10.0.0.1:34567 VM α Kubernets node Internal VM β Kubernets node 52.0.0.1:80 LoadBalancer External apiVersion: v1 kind: Service metadata: name: svc1 spec: type: NodePort ports: - name: "http-port" protocol: "TCP" port: 80 targetPort: 80 52.0.0.1:80 > 10.0.0.1:34567 > 10.0.0.2:34567 （cli で登録が必要） eth0: 10.0.0.2:34567
15. AKE 1.0 の構成 (NodePort + Metal LB + (HAProxy)) VM α Kubernets node Internal VM β Kubernets node 52.0.0.1:80 LoadBalancer (+ HAProxy) External 52.0.0.1:80 > 10.0.0.1:34567 > 10.0.0.2:34567 （cli で登録が必要） apiVersion: v1 kind: Service metadata: name: svc1 spec: type: NodePort ports: - name: "http-port" protocol: "TCP" port: 80 targetPort: 80 eth0: 10.0.0.1:34567 eth0: 10.0.0.2:34567
16. SNAT, NAPT ができない場合 VM α Kubernets node Internal VM β Kubernets node 52.0.0.1:80 LoadBalancer External 仮に Service が増えたことを考えると、 こんな感じになります 52.0.0.1:80 > VM α:80 > VM β:80 52.0.0.2:80 > VM α:80 > VM β:80 lo.0: 52.0.0.1:80 lo.1: 52.0.0.2:80 lo.0: 52.0.0.1:80 lo.1: 52.0.0.2:80
17. SNAT, NAPT ができない場合 VM α Kubernets node Internal VM β Kubernets node 52.0.0.1:80 LoadBalancer External 52.0.0.1:80 > VM α:80 > VM β:80 52.0.0.2:80 > VM α:80 > VM β:80 NodePort は Interface 全てで Bind されてしまうため利用出来ない 例: *:80 apiVersion: v1 kind: Service metadata: name: svc2 spec: type: NodePort ports: - name: "http-port" protocol: "TCP" port: 80 targetPort: 80 apiVersion: v1 kind: Service metadata: name: svc1 spec: type: NodePort ports: - name: "http-port" protocol: "TCP" port: 80 targetPort: 80 lo.0: 52.0.0.1:80 lo.1: 52.0.0.2:80 lo.0: 52.0.0.1:80 lo.1: 52.0.0.2:80
18. SNAT, NAPT ができない場合 VM α Kubernets node Internal VM β Kubernets node 52.0.0.1:80 LoadBalancer External externalIPs 使えば いけないことも無いが … 利便性が著しく低い … metadata: name: svc1 spec: externalIPs: - 52.0.0.1 ports: - name: "http-port" protocol: "TCP" port: 80 targetPort: 80 52.0.0.1:80 > VM α:80 > VM β:80 52.0.0.2:80 > VM α:80 > VM β:80 … metadata: name: svc2 spec: externalIPs: - 52.0.0.2 ports: - name: "http-port" protocol: "TCP" port: 80 targetPort: 80 lo.0: 52.0.0.1:80 lo.1: 52.0.0.2:80 lo.0: 52.0.0.1:80 lo.1: 52.0.0.2:80
19. おいでおいで〜 …
20. This is a slide title ① SNAT, NAPT が必須な構成 ボトルネック or リソースが必要 ② 外部のコマンドでやってもらうの不便 やっぱりGKE がいいって言われる
21. VM α Kubernets node Internal VM β Kubernets node 52.0.0.1:80 LoadBalancer External 52.0.0.1:80 > VM α:80 > VM β:80 52.0.0.2:80 > VM α:80 > VM β:80 apiVersion: v1 kind: Service metadata: name: svc2 spec: type: ClusterIP ports: - name: "http-port" protocol: "TCP" port: 80 targetPort: 80 apiVersion: v1 kind: Service metadata: name: svc1 spec: type: ClusterIP ports: - name: "http-port" protocol: "TCP" port: 80 targetPort: 80 AKE 2.0 の構成 (ClusterIP + Metal LB)
22. VM α Kubernets node Internal VM β Kubernets node 52.0.0.1:80 LoadBalancer External 52.0.0.1:80 > VM α:80 > VM β:80 52.0.0.2:80 > VM α:80 > VM β:80 apiVersion: v1 kind: Service metadata: name: svc2 spec: type: ClusterIP ports: - name: "http-port" protocol: "TCP" port: 80 targetPort: 80 apiVersion: v1 kind: Service metadata: name: svc1 spec: type: ClusterIP ports: - name: "http-port" protocol: "TCP" port: 80 targetPort: 80 AKE 2.0 の構成 (ClusterIP + Metal LB) 自前で動的に iptables を書き換えて頑張る （listen しない、ClusterIP を利用） 52.0.0.1:80 宛にきたパケットを 該当 Service の KUBE-SVC-* に転送
23. This is a slide title ① SNAT, NAPT が必須な構成 ボトルネック or リソースが必要 ② 外部のコマンドでやってもらうの不便 やっぱりGKE がいいって言われる
24. This is a slide title やっぱ諦められない type LoadBalancer
25. This is a slide title ① 外部 LoadBalancer の操作 ② IP 払い出しの自動化 ③ K8s Node の iptables 操作
26. type LoadBalancer のつくりかた CloudProvider プラグインを自作しましょう。 • LoadBalancer (今回はここの話) • Routing • Host • Zone • BlockDevice （参考） インターフェースの一覧: pkg/cloudprovider/cloud.go OpenStack の場合、pkg/cloudprovider/providers/openstack/* 辺り
27. LoadBalancer 用の Interface GetLoadBalancer(clusterName string, service *v1.Service) 　・あまり変える部分はない EnsureLoadBalancer(clusterName string, service *v1.Service, nodes []*v1.Node) 　・LoadBalancer を作成する、IP の指定がない場合は自動アサイン UpdateLoadBalancer(clusterName string, service *v1.Service, nodes []*v1.Node) 　・LoadBalancer を更新する EnsureLoadBalancerDeleted(clusterName string, service *v1.Service) 　・LoadBalancer を削除する 大まかには上記 3 種類の Interface を実装してあげる形 渡ってくる構造体に必要な情報は大体揃っている service.Name service.Spec.LoadBalancerIP service.Spec.Ports[].Port service.Spec.Ports[].TargetPort nodes.[].Name
28. This is a slide title この 4 つの関数を作ると
29. VM α Kubernets node Internal VM β Kubernets node 52.0.0.1:80 LoadBalancer External 52.0.0.1:80 > VM α:80 > VM β:80 52.0.0.2:80 > VM α:80 > VM β:80 apiVersion: v1 kind: Service metadata: name: svc2 spec: type: LoadBalancer ports: - name: "http-port" protocol: "TCP" port: 80 targetPort: 80 apiVersion: v1 kind: Service metadata: name: svc1 spec: type: LoadBalancer ports: - name: "http-port" protocol: "TCP" port: 80 targetPort: 80 AKE 3.0 の構成 (LoadBalancer + Metal LB) GKE などと全く同じ type LoadBalancer
30. 今後オンプレにより求められるのは、 パブリッククラウドとのシームレスな統合 コンテナ環境だとなおさら移行し易い GKE > AKE　＆　AKE > GKE これでマルチクラウドでの展開も容易に
31. This is a slide title ちょっとまった Ingress ってのもいるよね？
32. おいでおいで〜 …
33. 残すところ Ingress HTTP LoadBalancer を提供する Ingress • GKE 様だと L7 GCLB 様がいらっしゃられる • それ以外は {nginx, nghttpx}-ingress-controller を使う ◦ ちょっと使い勝手が悪い、手間が多い、 GKE とは結構違う 現在 GKE Like に Ingress を使えるように controller を実装中。 • 12/1 の Kubernetes Advent Calender で公開予定