外部ロードバランサーを作成する

このページでは、外部ロードバランサーを作成する方法について説明します。

Serviceを作成する際に、クラウドロードバランサーを自動的に作成するオプションがあります。 これにより、外部からアクセス可能なIPアドレスが割り当てられ、そのIPからのトラフィックがクラスター内のノード上の正しいポートへと送信されます。 ただし、クラスターが対応する環境で実行されており、適切なクラウドロードバランサープロバイダーのパッケージが構成されている必要があります。

Serviceの代わりに、Ingressを使用することもできます。 詳細については、Ingressのドキュメントを参照してください。

始める前に

Kubernetesクラスターが必要、かつそのクラスターと通信するためにkubectlコマンドラインツールが設定されている必要があります。 このチュートリアルは、コントロールプレーンのホストとして動作していない少なくとも2つのノードを持つクラスターで実行することをおすすめします。 まだクラスターがない場合、minikubeを使って作成するか、 以下のいずれかのKubernetesプレイグラウンドも使用できます:

クラスターは、外部ロードバランサーの構成をサポートするクラウド環境、またはそれに相当する他の環境上で実行されている必要があります。

Serviceを作成する

マニフェストからServiceを作成する

外部ロードバランサーを作成するには、Serviceのマニフェストに次の行を追加します:

    type: LoadBalancer

マニフェストは次のようになります:

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: example-service
spec:
  selector:
    app: example
  ports:
    - port: 8765
      targetPort: 9376
  type: LoadBalancer

kubectlを使用してServiceを作成する

代わりに、kubectl exposeコマンドとその--type=LoadBalancerフラグを使用してServiceを作成することも可能です:

kubectl expose deployment example --port=8765 --target-port=9376 \
        --name=example-service --type=LoadBalancer

このコマンドは、参照されているリソース(上記の例ではexampleという名前のDeployment)と同じセレクターを使用して、新しいServiceを作成します。

オプションのフラグを含む詳細については、kubectl exposeのリファレンスを参照してください。

IPアドレスの確認

kubectlを使用してサービスの情報を取得することで、そのサービスに割り当てられたIPアドレスを確認できます:

kubectl describe services example-service

このコマンドの出力は次のようになります:

Name:                     example-service
Namespace:                default
Labels:                   app=example
Annotations:              <none>
Selector:                 app=example
Type:                     LoadBalancer
IP Families:              <none>
IP:                       10.3.22.96
IPs:                      10.3.22.96
LoadBalancer Ingress:     192.0.2.89
Port:                     <unset>  8765/TCP
TargetPort:               9376/TCP
NodePort:                 <unset>  30593/TCP
Endpoints:                172.17.0.3:9376
Session Affinity:         None
External Traffic Policy:  Cluster
Events:                   <none>

ロードバランサーのIPアドレスは、LoadBalancer Ingressの横に表示されます。

クライアントの送信元IPアドレスを保持する

デフォルトでは、ターゲットコンテナから見える送信元IPは、クライアントの元の送信元IPアドレスではありません。 クライアントIPの保持を有効にするには、Serviceの.spec内で次のフィールドを設定する必要があります:

  • .spec.externalTrafficPolicy - このServiceが外部トラフィックをノードローカルのエンドポイントにルーティングするか、クラスター全体のエンドポイントにルーティングするかを指定します。指定可能な値はCluster(デフォルト)とLocalの2つです。Clusterを指定するとクライアントの送信元IPは隠蔽され、他のノードへの2回目のホップが発生する可能性がありますが、全体的な負荷分散は良好になります。Localを指定するとクライアントの送信元IPが保持され、LoadBalancer型およびNodePort型Serviceにおいて2回目のホップを回避できますが、トラフィックの分散が偏るリスクがあります。
  • .spec.healthCheckNodePort - サービスのヘルスチェック用ノードポート(数値のポート番号)を指定します。healthCheckNodePortを指定しない場合、サービスコントローラーがクラスターのNodePortレンジから自動的にポートを割り当てます。 このポートレンジは、APIサーバーのコマンドラインオプション--service-node-port-rangeで設定できます。ServiceのtypeがLoadBalancerで、externalTrafficPolicyがLocalに設定されている場合に限り、指定したhealthCheckNodePortの値が使用されます。

ServiceのマニフェストでexternalTrafficPolicyをLocalに設定することで、この機能が有効になります。 たとえば、次のように指定します:

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: example-service
spec:
  selector:
    app: example
  ports:
    - port: 8765
      targetPort: 9376
  externalTrafficPolicy: Local
  type: LoadBalancer

送信元IPアドレスを保持する際の注意点と制限事項

一部のクラウドプロバイダーが提供するロードバランサーサービスでは、各ターゲットに対して異なる重みを設定することができません。

各ターゲットがノードへのトラフィック送信において等しく重み付けされているため、外部トラフィックは異なるPod間で均等に負荷分散されません。外部ロードバランサーは、ターゲットとして使用される各ノード上のPod数を認識していません。

NumServicePods << NumNodesまたはNumServicePods >> NumNodesの場合、重み付けがなくても、かなり均等に近い分散が見られます。

Pod間の内部トラフィックは、すべてのPodに対して等しい確率で、ClusterIPサービスと同様の動作をするはずです。

ロードバランサーのガベージコレクション

FEATURE STATE: Kubernetes v1.17 [stable]

通常、LoadBalancer型Serviceが削除されると、それに関連付けられたクラウドプロバイダー上のロードバランサーリソースも速やかにクリーンアップされるはずです。 しかし、Serviceの削除後に関連するクラウドリソースが孤立状態になるさまざまなコーナーケースが知られています。 これを防ぐために、「Service LoadBalancerのFinalizer保護」が導入されました。 Finalizerを使用することで、対応するロードバランサーリソースが削除されるまでは、Serviceリソース自体も削除されなくなります。

具体的には、typeがLoadBalancerであるServiceには、service.kubernetes.io/load-balancer-cleanupという名前のFinalizerがサービスコントローラーによって付与されます。 このFinalizerは、ロードバランサーリソースがクリーンアップされるまで削除されません。 これにより、たとえばサービスコントローラーがクラッシュするようなコーナーケースにおいても、ロードバランサーリソースが取り残されるのを防ぐことができます。

外部ロードバランサープロバイダー

この機能のデータパスは、Kubernetesクラスター外部のロードバランサーによって提供されることに注意が必要です。

ServiceのtypeがLoadBalancerに設定されている場合、Kubernetesはクラスター内のPodに対してはtypeがClusterIPに相当する機能を提供し、さらに(Kubernetesの外部にある)ロードバランサーに、該当するPodをホストしているノードの情報を登録することで、この機能を拡張します。 Kubernetesのコントロールプレーンは、外部ロードバランサーの作成、必要に応じたヘルスチェックやパケットフィルタリングルールの設定を自動で行います。 クラウドプロバイダーによってロードバランサーのIPアドレスが割り当てられると、コントロールプレーンはその外部IPアドレスを取得し、Serviceオブジェクトに反映します。

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最終更新 June 26, 2025 at 10:53 PM PST: reflect feedback (2fb1bede15)