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分析KubernetesgRPC負(fù)載均衡（L4vsL7）

本文由go語言教程欄目給大家介紹Kubernetes中的gRPC負(fù)載均衡，希望對需要的朋友有所幫助！

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安裝環(huán)境依賴

docker-desktop >= 4.1.1
kubernetes >= 1.21.5
go >= 1.17
protobuf >= 3.17.3
istioctl >= 1.11.4

下載安裝 Docker Desktop ，并啟動內(nèi)置的 Kubernetes 集群。

# 安裝 Gobrew install go# 安裝 Protobufbrew install protobuf# 安裝 Istiobrew install istioctl
kubectl config use-context docker-desktop
istioctl install -y

項目地址

github.com/jxlwqq/grpc-lb

拉取代碼：

git clone [email protected]:jxlwqq/grpc-lb.gitcd grpc-lb

Makefile 介紹

命令	說明
`make init`	安裝 protoc-gen-go 和 protoc-gen-grpc
`make protoc`	基于 proto 文件，生成 _pb.go 和 _grpc.pb.go
`make docker-build`	構(gòu)建 docker 鏡像
`make kube-deploy`	在集群中部署服務(wù)
`make kube-delete`	刪除服務(wù)
`make istio-inject`	注入 Istio 邊車

具體邏輯，請查看 Makefile 文件。

L4 vs L7 負(fù)載均衡

所謂的四層就是基于 IP + 端口的負(fù)載均衡，而七層就是基于 URL 等應(yīng)用層信息的負(fù)載均衡； Kubernetes 內(nèi)置的 Service 負(fù)載均衡基于 iptables/ipvs 實現(xiàn)，僅支持 L4。換句話說， Service 支持 HTTP/1.1 協(xié)議，不支持 HTTP/2 協(xié)議。

而 Envoy(Istio) 則更為全能，支持被 gRPC 請求和響應(yīng)的作為路由和負(fù)載均衡底層的所有 HTTP/2 功能。

項目架構(gòu)

本項目分別測試 Service 和 Envoy(Istio) 對 HTTP/RPC 負(fù)載均衡的支持情況。

cmd/server/main.go: 服務(wù)端，同時提供 HTTP 和 RPC 服務(wù)。響應(yīng)的數(shù)據(jù)為服務(wù)端容器所在的 Pod 名稱，（基于 Downward API）。
cmd/client-http/main.go: HTTP 客戶端，通過 HTTP 方式，循環(huán)調(diào)用服務(wù)端接口，并打印返回值。
cmd/client-grpc/main.go: gRPC 客戶端，通過 RPC 方式，循環(huán)遠(yuǎn)程調(diào)用服務(wù)端方法，并打印返回值。

測試原理

服務(wù)端 server 在 Kubernetes 集群中以 Deployment 的方式部署 3 個副本，3 個副本的 Pod 名稱各不相同，而 client-http 和 client-grpc 則會每秒調(diào)用一次服務(wù)端，并打印返回值。如果返回值中，三個 Pod 的名稱都存在，則表明正在進(jìn)行有效的負(fù)載均衡，否則，則表明未進(jìn)行有效的負(fù)載均衡。

測試 Service

構(gòu)建鏡像：

make docker-build # 構(gòu)建鏡像（構(gòu)建好的鏡像，不 push 到遠(yuǎn)程倉庫中）

查看鏡像：

docker images ls

REPOSITORY            TAG       IMAGE ID       CREATED          SIZE
grpc-lb/client-grpc   latest    95d32ead8d9b   12 seconds ago   16.6MB
grpc-lb/client-http   latest    dbf0341206f6   22 seconds ago   11.5MB
grpc-lb/server        latest    1ef346785b2a   29 seconds ago   18.2MB

部署到集群中：

make kube-deploy  # 在集群中部署服務(wù)

查看 Pod：

kubectl get pods

NAME                           READY   STATUS    RESTARTS   AGE
client-grpc-6c565594f4-tdf75   1/1     Running   0          2m48s
client-http-55d95c744d-f7nx4   1/1     Running   0          2m49s
server-7c4bfd74d-29c69         1/1     Running   0          2m51s
server-7c4bfd74d-4btvw         1/1     Running   0          2m51s
server-7c4bfd74d-fk8zf         1/1     Running   0          2m51s

查看 client-http Pod 的日志：

export CLIENT_HTTP_POD=$(kubectl get pod -l app=client-http -o jsonpath={.items..metadata.name})kubectl logs "${CLIENT_HTTP_POD}"

#1: server-7c4bfd74d-4btvw#2: server-7c4bfd74d-4btvw#3: server-7c4bfd74d-29c69#4: server-7c4bfd74d-fk8zf#5: server-7c4bfd74d-fk8zf#6: server-7c4bfd74d-29c69#7: server-7c4bfd74d-fk8zf#8: server-7c4bfd74d-4btvw#9: server-7c4bfd74d-fk8zf

查看 client-grpc Pod 的日志：

export CLIENT_GRPC_POD=$(kubectl get pod -l app=client-grpc -o jsonpath={.items..metadata.name})kubectl logs "${CLIENT_GRPC_POD}"

#1: server-7c4bfd74d-fk8zf#2: server-7c4bfd74d-fk8zf#3: server-7c4bfd74d-fk8zf#4: server-7c4bfd74d-fk8zf#5: server-7c4bfd74d-fk8zf#6: server-7c4bfd74d-fk8zf#7: server-7c4bfd74d-fk8zf#8: server-7c4bfd74d-fk8zf#9: server-7c4bfd74d-fk8zf

可以看出，HTTP 請求在進(jìn)行有效負(fù)載，而 RPC 請求在進(jìn)行無效負(fù)載。

測試 Envoy(Istio)

我們在集群中已經(jīng)部署了一個 Istio，但是沒有設(shè)置自動注入的命令空間，所以我們在這里進(jìn)行手動注入。

手動注入：

make istio-inject # 注入 Istio 邊車