Cloud Service Mesh 和 Traffic Director 现已更名为 Cloud Service Mesh。如需了解详情，请参阅 Cloud Service Mesh 概览。

GKE 集群上的高级负载均衡

本页面介绍如何使用 Kubernetes API，为托管式 Cloud Service Mesh (TD) 用户在 GKE 集群上配置高级负载均衡。如需查看相应的用户指南，以使用Google Cloud API 配置高级负载均衡，请参阅设置高级负载均衡。

您可以使用高级负载均衡来实现以下目的：

将流量保留在服务可用区，直到本地容量耗尽。
将流量发送到“主要”位置的服务，并在主要位置的不健康端点达到一定比例时故障切换到次要位置。
控制故障切换的时机（基于健康主机的百分比）。

限制

需遵循在 Google Cloud 上使用高级负载均衡时的常规限制。
此功能仅适用于使用 Traffic Director 作为控制平面的托管式 Cloud Service Mesh 用户，并且需要数据平面版本 1.19.10-asm.22 或更高版本。
托管式 Cloud Service Mesh (TD) 并不支持 GCPTrafficDistributionPolicy 和 GCPBackendPolicy 中的所有字段。支持的字段如下：
- GCPTrafficDistributionPolicy
  - ServiceLbAlgorithm
  - AutoCapacityDrain
  - FailoverConfig
- GCPBackendPolicy
  - MaxRatePerEndpoint
  - BackendPreference
高级负载均衡只能应用于由 Google Cloud上运行的工作负载提供支持的 Kubernetes 服务。不支持外部服务或工作负载（例如 ServiceEntry）。
负载均衡政策只能应用于单个 Kubernetes 服务。不支持命名空间级/网格级负载均衡政策。
仅支持 QPS 容量。
仅支持 GKE 1.31.1 版及更高版本。
服务网格高级负载均衡政策必须仅应用于仅提供网格流量的服务。不得将其应用于用作 GKE 网关后端的服务。如果高级负载均衡流量的目标是同时提供网格流量和来自 GKE 网关的流量的 Kubernetes 服务，则流量行为未定义。

配置高级负载均衡

您可以使用以下自定义资源在 GKE 上配置高级负载均衡。您可以在 gke-gateway-api 代码库中找到详细的资源定义。

GCPTrafficDistributionPolicy

GCPTrafficDistributionPolicy 为 Kubernetes 服务配置服务级负载均衡政策。它能帮助您：

选择自定义负载均衡算法。高级负载均衡表中介绍了支持的算法。
启用自动容量排空。
调整故障切换健康状况阈值。

如果多个 GCPTrafficDistributionPolicy 以同一服务为目标，系统会强制执行最早的政策。

GCPBackendPolicy

GCPBackendPolicy 配置会影响负载均衡行为的服务后端属性，包括：

服务后端容量。
指定首选后端。

如果多个 GCPBackendPolicy 以集群中的同一服务为目标，系统会强制执行最早的政策。

政策状态

GCPTrafficDistributionPolicy 和 GCPBackendPolicy 都有一个指示政策附加状态的状态字段。

例如，运行 kubectl describe gcpbackendpolicies example-policy -n example 会生成类似于以下内容的输出：

...
Status:
  Ancestors:
    Ancestor Ref:
      Group:
      Kind:       Service
      Name:       example-svc
      Namespace:  example
    Conditions:
      Last Transition Time:  2024-10-13T01:15:03Z
      Message:
      Observed Generation:   1
      Reason:                Attached
      Status:                True
      Type:                  Attached
    Controller Name:         gsmconfig.gke.io/controller

初始设置

在完成本指南之前，您必须在 GKE 集群上预配 Cloud Service Mesh。

检查是否已安装 CRD：

kubectl get crd

输出类似于以下内容：

...
gcptrafficdistributionpolicies.networking.gke.io   2024-07-18T21:50:12Z
gcpbackendpolicies.networking.gke.io               2024-07-18T21:50:12Z
...

安装 GCPBackendPolicy CRD（如果尚未安装）：

kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/GoogleCloudPlatform/gke-gateway-api/refs/heads/main/config/crd/networking.gke.io_gcpbackendpolicies.yaml

安装 GCPTrafficDistributionPolicy CRD（如果尚未安装）：

kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/GoogleCloudPlatform/gke-gateway-api/refs/heads/main/config/crd/networking.gke.io_gcptrafficdistributionpolicies.yaml

本用户指南中的示例政策以命名空间 foo 中的服务 foo 为目标，仅供演示之用。您可以运行以下命令来创建测试服务和命名空间，或者您也可以使用自己的服务和命名空间：

kubectl apply -f - <<EOF
kind: Namespace
apiVersion: v1
metadata:
  name: foo
  labels:
    istio-injection: enabled
---
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: foo
  namespace: foo
spec:
  replicas: 2
  selector:
    matchLabels:
      app: test-backend
  template:
    metadata:
      labels:
        app: test-backend
    spec:
      containers:
      - name: whereami
        image: gcr.io/google-samples/whereami:v1.2.23
        ports:
        - containerPort: 8080
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: foo
  namespace: foo
spec:
  selector:
    app: test-backend
  ports:
  - port: 8080
    targetPort: 8080
EOF

配置负载均衡算法

默认情况下，发送到服务的流量会均匀分布到 Cloud Service Mesh 服务网格中的每个健康服务后端。您可以创建以下 GCPTrafficDistributionPolicy，以便将流量分发到最近的可用区，直到达到后端容量：

kubectl apply -f - <<EOF
apiVersion: networking.gke.io/v1
kind: GCPTrafficDistributionPolicy
metadata:
  name: lb-policy
  namespace: foo
spec:
  targetRefs:
  - kind: Service
    group: ""
    name: foo-service
  default:
    serviceLbAlgorithm: WATERFALL_BY_ZONE
EOF

默认情况下，服务后端会被视为具有无限容量。如果本地/最近可用区中有足够的健康主机，则流量绝不会分发到特定客户端所在区域的本地/最近可用区之外。您可以选择使用 GCPBackendPolicy 配置服务后端的容量，以避免单个可用区过载。

kubectl apply -f - <<EOF
apiVersion: networking.gke.io/v1
kind: GCPBackendPolicy
metadata:
  name: backend-policy
  namespace: foo
spec:
  targetRef:
    kind: Service
    group: ""
    name: foo-backend
  default:
    maxRatePerEndpoint: 5
EOF

调整故障切换行为

默认情况下，只要主后端中有足够比例的主机处于健康状态，就不会触发故障切换。如需详细了解主后端和其他术语，请参阅高级负载均衡概览。借助 GCPTrafficDistributionPolicy，您可以配置健康主机百分比阈值，以使流量从主后端转移到故障切换后端。阈值越大，故障切换就触发得越早。例如，如果您希望在主后端中健康主机的百分比低于 90% 时触发故障切换，可以配置以下 GCPTrafficDistributionPolicy：

kubectl apply -f - <<EOF
apiVersion: networking.gke.io/v1
kind: GCPTrafficDistributionPolicy
metadata:
  name: lb-policy
  namespace: foo
spec:
  targetRefs:
  - kind: Service
    group: ""
    name: foo-service
  default:
   failoverConfig:
     failoverHealthThreshold: 90
EOF

在多集群服务网格中配置高级负载均衡

GCPTrafficDistributionPolicy 和 GCPBackendPolicy 在多集群服务网格中应用于不同的范围。

当 GCPTrafficDistributionPolicy 以多集群服务为目标时，它会定义跨所有集群的服务级负载均衡行为。您只需要为特定多集群服务创建一个 GCPTrafficDistributionPolicy。如果您使用 Istio API 配置服务网格，则可以在舰队中的任何集群中创建 GCPTrafficDistributionPolicy。您可以检查政策的政策状态，以确定其是否与其他政策存在冲突。

当 GCPBackendPolicy 以多集群服务为目标时，它会为其服务在其本地集群中选择的后端 Pod 定义后端级设置（例如，每 Pod 容量）。对于同一多集群服务，可以在不同的集群中定义不同的后端级别设置。

在以下示例中，在集群 A 中创建了 GCPTrafficDistributionPolicy，以定义要在整个舰队中使用的负载均衡算法，同时每个集群中都有 GCPBackendPolicy。这两个 GCPBackendPolicy 都为其本地集群中的后端 Pod 配置了每 Pod 10qps 的容量，而集群 A 中的 GCPBackendPolicy 将集群 A 中的后端 Pod 配置为首选后端。

这些政策共同配置了发送到服务 foo 的网格内流量的负载均衡行为：

来自任何位置的流量都会优先发送到集群 A 中的后端，直到集群 A 中的每个后端 Pod 需要处理 10 qps。
- 此行为主要由将集群 A 中的 backendPreference 设置为 PREFERRED 的 GCPBackendPolicy 定义。
超出集群 A 中的后端配置容量的流量会使用算法 WATERFALL_BY_ZONE 路由到集群 B。如需详细了解首选后端，请参阅高级负载均衡概览。
- 此行为主要由 GCPTrafficDistributionPolicy 和 GCPBackendPolicy 定义，前者在集群 A 中定义算法，后者在集群 A 和 B 中定义后端容量。

高级负载均衡多集群服务网格

在 Istio 中，当服务网格中有多个集群且服务跨集群边界创建时，常规 Kubernetes 服务会隐式地变为“多集群”。虽然以下 GCPTrafficDistributionPolicy 以常规 Kubernetes 服务 foo 为目标，但它会应用于由两个集群中的相应工作负载组成的多集群服务 foo。

为集群 A 创建 GCPTrafficDistributionPolicy：

kubectl apply --context cluster-a-context -f - <<EOF
kind: GCPTrafficDistributionPolicy
apiVersion: networking.gke.io/v1
metadata:
name: foo-traffic-distribution-policy
namespace: foo
spec:
  targetRefs:
  - kind: Service
    group: ""
    name: foo-service
  default:
    serviceLbAlgorithm: WATERFALL_BY_ZONE

EOF

为集群 A 创建 GCPBackendPolicy：

kubectl apply --context cluster-a-context -f - <<EOF
kind: GCPBackendPolicy
apiVersion: networking.gke.io/v1
metadata:
name: foo-backend-policy
namespace: foo
spec:
  default:
    maxRatePerEndpoint: 100
    backendPreference: PREFERRED
  targetRef:
    group: ""
    kind: Service
    name: foo-service
EOF

为集群 B 创建 GCPBackendPolicy：

kubectl apply --context cluster-b-context -f - <<EOF
kind: GCPBackendPolicy
apiVersion: networking.gke.io/v1
metadata:
name: foo-backend-policy
namespace: foo
spec:
  default:
    maxRatePerEndpoint: 10
  targetRef:
    group: ""
    kind: Service
    name: foo-service
EOF

后续步骤

详细了解高级负载均衡