拓撲感知路由

拓撲感知路由 調整路由行為以優先將流量保持在其源自的區域內。在某些情況下，這有助於降低成本或提高網路效能。

動機

Kubernetes 叢集越來越多地部署在多區域環境中。拓撲感知路由 提供了一種機制，有助於將流量保持在其源自的區域內。在為 Service 計算端點時，EndpointSlice 控制器會考慮每個端點的拓撲（區域和可用區），並填充提示欄位以將其分配給某個可用區。然後，諸如 kube-proxy 等叢集元件可以使用這些提示來影響流量的路由方式（偏向拓撲上更近的端點）。

啟用拓撲感知路由

你可以透過將 service.kubernetes.io/topology-mode 註解設定為 Auto 來為 Service 啟用拓撲感知路由。當每個可用區中都有足夠的端點可用時，拓撲提示將填充到 EndpointSlice 上，將單個端點分配給特定的可用區，從而使流量更接近其源頭進行路由。

何時效果最佳

此功能在以下情況下效果最佳：

1. 入站流量均勻分佈

如果大部分流量源自單個可用區，該流量可能會使分配給該可用區的端點子集過載。當預期入站流量源自單個可用區時，不建議使用此功能。

2. Service 在每個可用區有 3 個或更多端點

在一個三可用區叢集中，這意味著有 9 個或更多端點。如果每個可用區的端點少於 3 個，則 EndpointSlice 控制器無法均勻分配端點的可能性很高（≈50%），並且會回退到預設的叢集範圍路由方式。

工作原理

“自動”啟發式演算法試圖按比例將一定數量的端點分配給每個可用區。請注意，此啟發式演算法最適用於具有大量端點的 Service。

EndpointSlice 控制器

啟用此啟發式演算法時，EndpointSlice 控制器負責在 EndpointSlice 上設定提示。控制器將按比例分配端點到每個可用區。此比例基於在該可用區中執行的節點的可分配 CPU 核心數。例如，如果一個可用區有 2 個 CPU 核心，而另一個可用區只有 1 個 CPU 核心，則控制器會將兩倍的端點分配給具有 2 個 CPU 核心的可用區。

以下示例展示了填充提示後 EndpointSlice 的外觀。

apiVersion: discovery.k8s.io/v1
kind: EndpointSlice
metadata:
  name: example-hints
  labels:
    kubernetes.io/service-name: example-svc
addressType: IPv4
ports:
  - name: http
    protocol: TCP
    port: 80
endpoints:
  - addresses:
      - "10.1.2.3"
    conditions:
      ready: true
    hostname: pod-1
    zone: zone-a
    hints:
      forZones:
        - name: "zone-a"

kube-proxy

kube-proxy 元件根據 EndpointSlice 控制器設定的提示過濾它路由到的端點。在大多數情況下，這意味著 kube-proxy 能夠將流量路由到同一可用區中的端點。有時，控制器會從不同的可用區分配端點，以確保端點在可用區之間更均勻地分佈。這將導致一些流量被路由到其他可用區。

安全措施

Kubernetes 控制平面和每個節點上的 kube-proxy 在使用拓撲感知提示之前會應用一些安全規則。如果這些規則不透過，kube-proxy 將選擇叢集中任何地方的端點，而無論可用區如何。

1. 端點數量不足： 如果叢集中的端點少於可用區數量，控制器將不會分配任何提示。

2. 無法實現均衡分配： 在某些情況下，無法在可用區之間實現端點的均衡分配。例如，如果 zone-a 比 zone-b 大兩倍，但只有 2 個端點，則分配給 zone-a 的端點可能會收到兩倍於 zone-b 的流量。如果控制器無法將此“預期過載”值降至每個可用區可接受的閾值以下，則不會分配提示。重要的是，這並非基於即時反饋。單個端點仍然可能過載。

3. 一個或多個節點資訊不足： 如果任何節點沒有 topology.kubernetes.io/zone 標籤或沒有報告可分配 CPU 值，控制平面將不會設定任何拓撲感知端點提示，因此 kube-proxy 不會按可用區過濾端點。

4. 一個或多個端點沒有可用區提示： 發生這種情況時，kube-proxy 假定拓撲感知提示正在轉換中。在這種狀態下過濾 Service 的端點將是危險的，因此 kube-proxy 將回退到使用所有端點。

5. 提示中未表示某個可用區： 如果 kube-proxy 無法找到至少一個帶有指向其執行可用區的提示的端點，它將回退到使用所有可用區的端點。這種情況最有可能發生在您將新可用區新增到現有叢集時。

限制

• 當 Service 上將 internalTrafficPolicy 設定為 Local 時，不使用拓撲感知提示。可以在同一個叢集中的不同 Service 上使用這兩個功能，但不能在同一個 Service 上使用。

• 對於大部分流量源自部分可用區的 Service，此方法效果不佳。相反，這假設入站流量將大致與每個可用區中節點的容量成比例。

• EndpointSlice 控制器在計算每個可用區的比例時會忽略未就緒的節點。如果大部分節點未就緒，這可能會產生意想不到的後果。

• EndpointSlice 控制器會忽略設定了 node-role.kubernetes.io/control-plane 或 node-role.kubernetes.io/master 標籤的節點。如果工作負載也執行在這些節點上，這可能會出現問題。

• EndpointSlice 控制器在部署或計算每個可用區的比例時，不考慮容忍度。如果 Service 背後的 Pods 僅限於叢集中的節點子集，則不會考慮這一點。

• 這可能與自動擴縮不協調。例如，如果大量流量源自單個可用區，則只有分配給該可用區的端點會處理該流量。這可能導致 Horizontal Pod Autoscaler 未檢測到此事件，或者新新增的 Pods 在不同的可用區啟動。

自定義啟發式演算法

Kubernetes 以多種不同方式部署，沒有一種單一的啟發式演算法可以適用於所有用例。此功能的一個關鍵目標是，如果內建啟發式演算法不適用於您的用例，則允許開發自定義啟發式演算法。在 1.27 版本中包含了啟用自定義啟發式演算法的第一步。這是一個有限的實現，可能尚未涵蓋某些相關且合理的情況。

下一步

• 請參閱使用 Service 連線應用程式教程
• 瞭解與 service.kubernetes.io/topology-mode 註解密切相關的 trafficDistribution 欄位，它為 Kubernetes 中的流量路由提供了靈活的選項。