CyberAgent adtech studio ではプライベートクラウド環境があり、その中で GKE 互換の AKE 環境を動作させています。 AKE 環境ではHardware LoadBalancer との連携が必要となっており、type LoadBalancer を利用するために Cloud Provider を独自実装した話となります。 本スライドは Kubernetes Meetup #7 で発表した内容となります。 発表内容 https://youtu.be/kjK-LpvfZFU?t=6834

1. Hardware LoadBalancer で
“type LoadBalancer”を
使ってみた

2. 青山 真也 (Masaya Aoyama)
普段の主な仕事↓
← 結果待ち

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
GKE ライクなコンテナ基盤がございます。
AKE (Adtech Container Engine)

4. This is a slide title
AKE の中でも、
LoadBalancer 周りの話をします。

5. 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

6. 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

7. 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

8. 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

9. 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

10. おいでおいで〜
…

11. 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

12. 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 (NodePort + Metal LB)

13. 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 (NodePort + 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

14. 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

15. 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

16. This is a slide titleやっぱ諦められないよ
type LoadBalancer

17. type LoadBalancer のつくりかた
CloudProvider 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

18. 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

19. This is a slide title
この 4 つの関数を作ると

20. 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

21. 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