Cloud Service Mesh 和 Traffic Director 現已改名為 Cloud Service Mesh。詳情請參閱 Cloud Service Mesh 總覽。

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GKE 叢集的進階負載平衡

本頁面說明如何使用 Kubernetes API，為採用代管 Cloud Service Mesh (TD) 的使用者，在 GKE 叢集中設定進階負載平衡。如需使用Google Cloud API 設定進階負載平衡功能的對應使用者指南，請參閱「設定進階負載平衡」一文。

您可以使用進階負載平衡功能執行下列操作：

將流量導向服務區，直到當地運算資源用盡為止。
將流量傳送至「主要」位置的服務，並在主要位置的端點出現大量不健康情況時，將流量移轉至次要位置。
控管容錯移轉的時間 (根據健康主機的百分比)。

限制

Google Cloud 適用一般限制，不適用於使用進階負載平衡功能。
這項功能僅適用於使用 Traffic Director 做為控制層的代管 Cloud Service Mesh 使用者，且需要資料層版本 1.19.10-asm.22 以上版本。
受管理的 Cloud Service Mesh (TD) 不支援 GCPTrafficDistributionPolicy 和 GCPBackendPolicy 中的部分欄位。支援的欄位如下：
- GCPTrafficDistributionPolicy
  - ServiceLbAlgorithm
  - AutoCapacityDrain
  - FailoverConfig
- GCPBackendPolicy
  - MaxRatePerEndpoint
  - BackendPreference
進階負載平衡功能只能套用至由 Google Cloud上執行的工作負載支援的 Kubernetes 服務。不支援外部服務或工作負載 (例如 ServiceEntry)。
負載平衡政策只能套用至個別 Kubernetes 服務。不支援全命名空間/全網狀結構負載平衡政策。
僅支援 QPS 容量。
僅支援 GKE 1.31.1 以上版本。
服務網格進階負載平衡政策只能套用至只提供網格流量的服務。請勿將其套用至用於提供 GKE Gateway 後端的服務。當進階負載平衡流量指定的 Kubernetes 服務同時提供網格流量和 GKE 閘道流量時，流量行為會不明確。

設定進階負載平衡

您可以使用下列自訂資源，在 GKE 上設定進階負載平衡功能。如需詳細資源定義，請前往 gke-gateway-api 存放區。

GCPTrafficDistributionPolicy

GCPTrafficDistributionPolicy 會為 Kubernetes 服務設定服務層級負載平衡政策。這項功能可讓您：

選擇自訂負載平衡演算法。如需支援的演算法說明，請參閱進階負載平衡表。
啟用自動容量排除機制。
調整容錯移轉健康狀態門檻。

如果多個 GCPTrafficDistributionPolicy 指定相同的服務，系統會強制執行最早的政策。

GCPBackendPolicy

GCPBackendPolicy 會設定影響負載平衡行為的服務後端屬性，包括：

服務後端容量。
指定首選後端。

如果多個 GCPBackendPolicies 指定叢集中的相同服務，系統會強制執行最舊的政策。

政策狀態

GCPTrafficDistributionPolicy 和 GCPBackendPolicy 都設有狀態欄位，用於指出政策的附加狀態。

舉例來說，執行 kubectl describe gcpbackendpolicies example-policy -n example 會產生類似以下的輸出內容：

...
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

初步設定

您必須先在 GKE 叢集中佈建 Cloud Service Mesh，才能完成本指南的操作。

檢查是否已安裝 CRD：

kubectl get crd

輸出結果會與下列內容類似：

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

如果尚未安裝 GCPBackendPolicy CRD，請安裝：

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

如果尚未安裝 GCPTrafficDistributionPolicy CRD，請安裝：

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

本使用者指南中的範例政策會針對命名空間 foo 中的服務 foo 進行示範。您可以執行下列指令來建立測試服務和命名空間，或者也可以使用自己的服務和命名空間：

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

設定負載平衡演算法

根據預設，系統會將服務的流量平均分配至 Cloud Service Mesh 服務網狀結構中每個運作正常的服務後端。您可以建立下列 GCPTrafficDistributionPolicy，讓流量分散到最近的區域，直到後端容量達到上限：

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

根據預設，系統會將服務後端視為具有無限容量。如果本機/最近可用區有足夠的健康主機，則不會將流量分散至特定用戶端區域的本機/最近可用區以外。您可以選擇使用 GCPBackendPolicy 設定服務後端的容量，避免單一區域超載。

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

調整容錯移轉行為

根據預設，只要主要後端中有足夠百分比的主機處於健康狀態，就不會觸發容錯移轉。如要進一步瞭解主要後端和其他術語，請參閱「進階負載平衡總覽」。您可以使用 GCPTrafficDistributionPolicy 設定健康主機百分比門檻，直到流量從主要後端轉移至容錯移轉後端為止。使用較大門檻的備援機制會更快觸發。舉例來說，如果您希望在主要後端的健康主機百分比降至 90% 以下時觸發容錯移轉，可以設定下列 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

在多叢集服務網格中設定進階負載平衡

GCPTrafficDistributionPolicy 和 GCPBackendPolicy 會在多叢集服務網格中的不同範圍套用。

當 GCPTrafficDistributionPolicy 指定多叢集服務時，會定義所有叢集的服務層級負載平衡行為。您只需要為特定多叢集服務建立一項 GCPTrafficDistributionPolicy。如果您使用 Istio API 設定服務網格，可以在艦隊中的任何叢集中建立 GCPTrafficDistributionPolicy。您可以檢查政策狀態，確認政策是否與其他政策相衝突。

當 GCPBackendPolicy 指定多叢集服務時，會為本機叢集中指定服務所選取的後端 Pod 定義後端層級設定 (例如每個 Pod 的容量)。對於相同的多叢集服務，您可以在不同叢集中定義不同的後端層級設定。

在以下範例中，GCPTrafficDistributionPolicy 是在叢集 A 中建立，用於定義在整個機隊中使用的負載平衡演算法，而 GCPBackendPolicies 則位於各個叢集中。兩個 GCPBackendPolicy 都為本機叢集中的後端 Pod 設定每個 Pod 10 qps 的容量，而叢集 A 中的 GCPBackendPolicy 會將叢集 A 中的後端 Pod 設為偏好的後端。

這些政策會一併設定傳送至 Service foo 的內部網狀結構流量負載平衡行為：

來自任何地方的流量都會優先使用叢集 A 中的後端，直到叢集 A 中的後端 Pod 需要處理每個 Pod 10 個 qps 為止。
- 這項行為主要由 GCPBackendPolicy 定義，該政策會將叢集 A 中的 backendPreference 設為 PREFERRED。
流量若超過叢集 A 中後端的設定容量，系統會使用演算法 WATERFALL_BY_ZONE 將流量轉送至叢集 B。如要進一步瞭解偏好後端，請參閱「進階負載平衡總覽」。
- 這項行為主要由 GCPTrafficDistributionPolicy 定義，該政策會在叢集 A 中定義演算法，並在叢集 A 和 B 中定義後端容量，即 GCPBackendPolicy。

進階負載平衡多叢集服務網格

在 Istio 中，如果服務網格中有多個叢集，且服務是在跨叢集邊界建立，則一般 Kubernetes 服務會隱含地成為「多叢集」。雖然下列 GCPTrafficDistributionPolicy 的目標是一般 Kubernetes 服務 foo，但它也適用於由兩個叢集中的對應工作負載組成的多叢集服務 foo。

為叢集 A 建立 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

為叢集 A 建立 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

為叢集 B 建立 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

後續步驟

進一步瞭解進階負載平衡