Kubernetes拓扑感知的流量路由-Kubernetes中文教程(二)

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此功能特性，尤其是 Alpha 阶段的 `topologyKeys` API，在 Kubernetes v1.21
版本中已被废弃。Kubernetes v1.21 版本中引入的
[拓扑感知路由],
提供类似的功能。

服务拓扑（Service Topology）可以让一个服务基于集群的 Node 拓扑进行流量路由。
例如，一个服务可以指定流量是被优先路由到一个和客户端在同一个 Node 或者在同一可用区域的端点。

## 拓扑感知的流量路由

默认情况下，发往 `ClusterIP` 或者 `NodePort` 服务的流量可能会被路由到服务的任一后端的地址。
Kubernetes 1.7 允许将“外部”流量路由到接收到流量的节点上的 Pod。对于 `ClusterIP`
服务，无法完成同节点优先的路由，你也无法配置集群优选路由到同一可用区中的端点。
通过在 Service 上配置 `topologyKeys`，你可以基于来源节点和目标节点的标签来定义流量路由策略。

通过对源和目的之间的标签匹配，作为集群操作者的你可以根据节点间彼此“较近”和“较远”
来定义节点集合。你可以基于符合自身需求的任何度量值来定义标签。
例如，在公有云上，你可能更偏向于把流量控制在同一区内，因为区间流量是有费用成本的，
而区内流量则没有。
其它常见需求还包括把流量路由到由 `DaemonSet` 管理的本地 Pod
上，或者把将流量转发到连接在同一机架交换机的节点上，以获得低延时。

## 使用服务拓扑

如果集群启用了 `ServiceTopology`
[特性门控]，
你就可以在 Service 规约中设定 `topologyKeys` 字段，从而控制其流量路由。
此字段是 `Node` 标签的优先顺序字段，将用于在访问这个 `Service` 时对端点进行排序。
流量会被定向到第一个标签值和源 `Node` 标签值相匹配的 `Node`。
如果这个 `Service` 没有匹配的后端 `Node`，那么第二个标签会被使用做匹配，
以此类推，直到没有标签。

如果没有匹配到，流量会被拒绝，就如同这个 `Service` 根本没有后端。
换言之，系统根据可用后端的第一个拓扑键来选择端点。
如果这个字段被配置了而没有后端可以匹配客户端拓扑，那么这个 `Service` 
对那个客户端是没有后端的，链接应该是失败的。
这个字段配置为 `"*"` 意味着任意拓扑。
这个通配符值如果使用了，那么只有作为配置值列表中的最后一个才有用。

如果 `topologyKeys` 没有指定或者为空，就没有启用这个拓扑约束。

一个集群中，其 `Node` 的标签被打为其主机名，区域名和地区名。
那么就可以设置 `Service` 的 `topologyKeys` 的值，像下面的做法一样定向流量了。

* 只定向到同一个 `Node` 上的端点，`Node` 上没有端点存在时就失败：
  配置 `["kubernetes.io/hostname"]`。
* 偏向定向到同一个 `Node`  上的端点，回退同一区域的端点上，然后是同一地区，
  其它情况下就失败：配置 `["kubernetes.io/hostname", "topology.kubernetes.io/zone", "topology.kubernetes.io/region"]`。
  这或许很有用，例如，数据局部性很重要的情况下。
* 偏向于同一区域，但如果此区域中没有可用的终结点，则回退到任何可用的终结点：
  配置 `["topology.kubernetes.io/zone", "*"]`。

## 约束条件

* 服务拓扑和 `externalTrafficPolicy=Local` 是不兼容的，所以 `Service` 不能同时使用这两种特性。
  但是在同一个集群的不同 `Service` 上是可以分别使用这两种特性的，只要不在同一个
  `Service` 上就可以。

* 有效的拓扑键目前只有：`kubernetes.io/hostname`、`topology.kubernetes.io/zone` 和
  `topology.kubernetes.io/region`，但是未来会推广到其它的 `Node` 标签。

* 拓扑键必须是有效的标签，并且最多指定16个。

* 通配符：`"*"`，如果要用，则必须是拓扑键值的最后一个值。

## 示例

以下是使用服务拓扑功能的常见示例。

### 仅节点本地端点

仅路由到节点本地端点的一种服务。如果节点上不存在端点，流量则被丢弃：

```yaml
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: my-service
spec:
  selector:
    app: my-app
  ports:
    - protocol: TCP
      port: 80
      targetPort: 9376
  topologyKeys:
    - "kubernetes.io/hostname"
```

### 首选节点本地端点

首选节点本地端点，如果节点本地端点不存在，则回退到集群范围端点的一种服务：

### 仅地域或区域端点

首选地域端点而不是区域端点的一种服务。 如果以上两种范围内均不存在端点，
流量则被丢弃。

```yaml
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: my-service
spec:
  selector:
    app: my-app
  ports:
    - protocol: TCP
      port: 80
      targetPort: 9376
  topologyKeys:
    - "topology.kubernetes.io/zone"
    - "topology.kubernetes.io/region"
```

### 优先选择节点本地端点、地域端点，然后是区域端点

优先选择节点本地端点，地域端点，然后是区域端点，最后才是集群范围端点的一种服务。

* 阅读关于[拓扑感知提示]
* 阅读[使用 Service 连接到应用]

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