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引言
随着云原生技术的快速发展以及在企业 IT 领域的深入应用#xff0c;云原生场景下的高可用架构#xff0c;对于企业服务的可用性、稳定性、安全性越发重要。通…作者刘佳旭花名佳旭阿里云容器服务技术专家
引言
随着云原生技术的快速发展以及在企业 IT 领域的深入应用云原生场景下的高可用架构对于企业服务的可用性、稳定性、安全性越发重要。通过合理的架构设计和云平台的技术支持云原生高可用架构可以提供高可用性、弹性扩展性、简化运维管理、提升可靠性和安全性等方面的优势为企业提供了更加可靠和高效的应用运行环境。
Kubernetes 是云原生的核心技术之一提供了容器编排和管理的能力包括基础设施自动化、弹性扩展性、微服务架构和自动化运维等所以 Kubernetes 的应用高可用架构是云原生高可用的基石。本文会以阿里云容器服务 ACKAlibaba Cloud Container Service for Kubernetes为例介绍基于 ACK 的应用高可用架构和治理的最佳实践。
应用高可用架构设计
云原生应用的高可用架构设计是应用高可用开发、部署和治理的重要前提可以从如下方面考虑
1. 集群设计 集群控制面和数据面的组件和节点使用多节点、多副本高可用部署保证 K8s 集群的高可用性。以 ACK 为例提供了覆盖控制面和数据面的集群高可用能力。在控制面ACK Pro 托管版集群的控制面组件使用多副本跨可用区部署并基于对控制面的负载压力自动弹性ACK 专有版可以配置 3 个或者 5 个 master 节点。在数据面ACK 支持用户自行选择跨可用区以及 ECS 部署集来部署、添加节点的能力。
2. 容器设计 应用在集群中多副本部署基于 Deployment、Statefulset 以及 OpenKruise CRD 等来管理应用的副本实现应用的高可用性为应用配置自动弹性策略以应对负载的动态变化。在多副本 Pod 的场景下根据是否有主备角色的副本可以分为主备形态高可用和多活形态高可用。
3. 资源调度 使用 K8s 的调度器来实现应用的负载均衡和故障转移。使用标签和选择器来指定应用的部署节点范围并使用亲和性、反亲和性、拓扑调度约束规则来控制应用的调度策略实现 Pod 的按节点、可用区、部署集、拓扑域等不同类别的高可用。
4. 存储设计 使用持久化存储来保存应用的数据例如 K8s 的持久化卷来挂载存储等以避免数据丢失。对于有状态应用使用 StatefulSet 来管理有状态应用的副本和存储卷。
5. 故障恢复 使用 K8s 的自动恢复机制来处理应用的故障。可以使用健康检查和自动重启来监测应用的健康状态并在应用故障时自动重启或迁移应用。
6. 网络设计 使用 K8s 的服务发现和负载均衡功能来实现应用的网络访问可以使用 Service 和 Ingress 来暴露应用的服务。
7. 监控告警 使用 K8s 的监控和告警系统例如 Prometheus、Thanos、AlertManager 等来监控应用的运行状态并及时发现和处理故障。
8. 全链路高可用设计 全链路高可用是指云原生应用的系统和服务中所有涉及到的组件、模块、服务和网络等环节都具备高可用性。全链路高可用是一个综合性的考虑需要从整个系统的架构设计、组件的选择和配置、服务的部署和运维等方面进行综合考虑和实施。同时需要根据具体的业务需求和技术要求进行适度的折中和权衡。
总之设计 K8s 应用的高可用架构需要综合考虑集群、容器、资源调度、存储、故障恢复、网络以及监控告警等方面的因素实现可靠稳定的应用高可用性架构和功能。对于已有系统的高可用改造也可以参考如上原则实施。
下面会介绍一下基于如上设计原则Kubernetes 提供的多种高可用技术以及基于 ACK 的相关产品化实现。
K8s 高可用技术和在 ACK 的运用
Kubernetes 提供了多种高可用技术和机制以确保集群和应用的高可用性。包括拓扑分布约束、PodAntiAffinity、容器健康检查和自动重启、存储冗余和持久化、服务发现和负载均衡等。这些技术和机制可以帮助构建高可用的 Kubernetes 集群和应用提供稳定、可靠的服务下面会展开介绍。
3.1 控制面/数据面按多可用区高可用
集群通过在不同的可用区部署控制面和数据面节点/组件来实现高可用性是一种重要的高可用架构设计方法。可用区是指云提供商在一个地理区域内提供的逻辑独立数据中心。
