負載均衡是什么？

負載均衡（Load Balancing） 是一種網絡技術，用于將網絡流量（如 HTTP 請求、TCP 連接等）分發到多個服務器或服務實例上，以避免單個服務器過載，提高系統的可用性、可擴展性和性能。
工作原理

流量分發：負載均衡器根據預設的算法（如輪詢、最少連接、IP 哈希等）將請求分配到后端服務器。
健康檢查：定期檢測后端服務器的健康狀態，自動剔除故障節點，確保流量只分發到可用服務器。
高可用性：即使某個服務器宕機，負載均衡器也能將流量轉發到其他正常服務器，保證服務不中斷。

常見場景

Web 應用：將用戶請求分發到多個 Web 服務器。
微服務架構：在多個服務實例之間平衡流量。
數據庫集群：在多個數據庫節點之間分配讀寫請求。

Kubernetes 如何自動實現負載均衡？

Kubernetes 通過其內置的 Service 資源實現了負載均衡功能，具體機制如下：

1. Service 資源

   定義：Service 是 Kubernetes 中的抽象層，用于將一組 Pod 暴露為一個統一的網絡訪問點。
   作用：
   流量分發：Service 通過 kube-proxy 組件（或 IPVS、iptables）將請求轉發到后端 Pod。
   負載均衡算法：默認使用 輪詢（Round Robin） 算法，也可通過配置實現其他策略。
   健康檢查：通過 就緒探針（Readiness Probes） 確保流量只分發到健康的 Pod。

2. Ingress 控制器

   定義：Ingress 是 Kubernetes 的 API 對象，用于管理外部 HTTP/HTTPS 流量。
   作用：
   路徑路由：根據 URL 路徑或主機名將流量路由到不同的 Service。
   負載均衡：結合 Ingress 控制器（如 NGINX、Traefik）實現更復雜的負載均衡策略。

3. 自動擴展與負載均衡

   水平擴展：通過 Horizontal Pod Autoscaler（HPA） 根據 CPU/內存使用率自動調整 Pod 數量。
   動態負載均衡：隨著 Pod 數量的變化，Service 和 Ingress 會自動更新負載均衡規則，確保流量均勻分布。

Kubernetes 負載均衡的實現步驟

創建 Deployment：定義應用的副本數（Pod）。
創建 Service：將 Pod 暴露為一個穩定的網絡端點。
配置 Ingress（可選）：根據需求配置路徑或主機名路由。
啟用自動擴展：配置 HPA 根據負載動態調整 Pod 數量。

示例
創建 Deployment

yaml

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
name: my-app
spec:
replicas: 3
selector:
matchLabels:
app: my-app
template:
metadata:
labels:
app: my-app
spec:
containers:
- name: my-app

    image: my-app:latest

創建 Service

yaml

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
name: my-app-service
spec:
selector:
app: my-app
ports:

• protocol: TCP
  port: 80

  targetPort: 8080

訪問流程

用戶請求 my-app-service。
Service 根據標簽選擇器找到對應的 Pod。
負載均衡器將請求分發到健康的 Pod。

優勢

自動化：無需手動配置負載均衡規則。
彈性：支持動態擴展，適應流量變化。
高可用：健康檢查和故障轉移確保服務不中斷。

總結

Kubernetes 通過 Service 和 Ingress 實現了內置的負載均衡功能，結合 Deployment 和 HPA，可以自動調整應用實例數量并動態分發流量，確保系統的高可用性和性能。開發者無需額外配置負載均衡器，Kubernetes 會自動處理流量分發和故障轉移。