【转载】解决k8s中的长连接负载均衡问题

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长连接与短连接：

简介

长连接是指在一个TCP连接上可以连续发送多个数据包，在TCP连接保持期间，如果没有数据包发送，需要双方发检测包以维持此连接；

短连接则是指通信双方有数据交互时，就建立一个TCP连接，数据发送完成后，则断开此TCP连接，

其实长连接相较于通常的短连接，是长时间保持客户端与服务端的连接状态。

使用步骤

短连接的使用步骤：

建立连接→数据传输→关闭连接

长连接的使用步骤：

连接→数据传输→保持连接→数据传输→保持连接→……→关闭连接；

所以，这就要求长连接在没有数据通信时，定时发送数据包，以维持连接状态，而短连接在没有数据传输时直接关闭即可。

适用场景

对于长连接来说，无疑可以帮用户省去很多TCP连接建立和关闭操作，从而节约时间。所以对于频繁请求资源的客户来说，比较适合用长连接，在长连接的应用场景下，客户端一般不会主动关闭它们之间的连接，客户端与服务端之间的连接如果一直不关闭的话，随着客户端连接越来越多，服务端的性能会受到影响；对于短连接来说，不需要考虑这个问题，因为存在的连接都是有用的连接，但是如果客户请求频繁，那么在TCP的建立和关闭操作上会浪费较多的时间和带宽。

所以长连接适用于请求频繁且连接数不能太多的场景，例如数据库连接；而短连接适用于并发量大且每个客户端不会频繁操作的场景，例如网站的http服务。

当k8s遇上长连接：

问题描述

在k8s中，提供了两种方式来部署应用程序：Services和Deployments，其中：

Deployments描述了需要运行的应用程序的副本数量，每一个应用程序部署为一个pod，并为其分配一个IP地址；

Services则类似于负载均衡器，其旨在将流量分配到一组Pod。如下图所示，可以将Services理解成是一个IP地址集合,每次对Services发出请求时，都会从这个集合中选择其中一个IP地址并将其作为目标地址。客户端发出请求时，无需知道后端服务连接了多少个pod，也不需要知道后端pod的IP地址， 只需要将请求发送到IP地址不变的后端Services地址即可。



但是对与Services来说，其负载均衡策略存在一个问题：在客户端和其中一个后端pod建立连接后，如果这个连接没有断开，客户端就不会再和其他pod建立连接，也就是说Services事实上并没有实现真正意义上的负载均衡，后端pod从而也就失去了横向扩展的能力。

解决方案

目前解决长连接负载均衡问题的方案有：

一、在客户端实现负载均衡

该方式需要修改客户端程序，这里可以根据具体需求设置一个时间值或者请求量的值，当建立的长连接超过时间阈值或者请求量阈值时，断开连接，再与服务端重新建立连接，从而实现负载均衡；

二、在服务端实现负载均衡

该方式需要修改服务端程序，这里可以根据具体需求设置一个时间值或者请求量的值，当建立的长连接超过时间阈值或者请求量阈值时，断开连接，客户端会再与服务端建立连接，从而实现负载均衡；

三、使用服务网格实现负载均衡

Service mesh 其中一个关键功能是负载均衡，具体可参考相关文档；

四、通过nginx实现负载均衡

对于这种方式，在k8s中有较为简单且方便的实现方式，即为后端pod建立一个ingress，通过配置均衡策略将请求转发到后端pod，默认是轮询策略，经过实验验证，ingress确实可以实现长连接的负载，注意需要确保nginx配置里有proxy_http_version 1.1，因为http长连接的支持是从1.1版本后才有的。