Vysoká dostupnost v Kubernetes zajišťuje, že váš cluster zůstane funkční i při selhání. Tato příručka vysvětluje, jak navrhnout a nasadit cluster Kubernetes odolný vůči chybám, a zahrnuje základní komponenty, strategie redundance a kroky konfigurace.

Klíčové poznatky:

• Proč je vysoká dostupnost důležitáZabraňte prostojům způsobeným selháním hardwaru, problémy se sítí nebo údržbou.
• Základní strategie:
  • Použijte více uzlů řídicí roviny k eliminaci jednotlivých bodů selhání.
  • Pro zajištění odolnosti rozmístěte pracovní uzly napříč zónami nebo regiony.
  • Implementujte vyrovnávače zátěže pro správu provozu a zajištění plynulého přepnutí služeb při selhání.
• Kritické komponenty:
  • Server API, databáze etcd, plánovač a správci kontrolerů potřebují redundanci.
  • Vyberte si mezi stohovanou nebo externí etcd topologií na základě složitosti a rozsahu vaší instalace.
• Kroky nasazení:
  • Použití kubeadm k nastavení clusteru.
  • Nakonfigurujte vyrovnávače zátěže, kontroly stavu a pracovní uzly.
  • Pravidelně testujte procesy převzetí služeb při selhání a zálohování.

Vysoká dostupnost vyžaduje pečlivé plánování, robustní infrastrukturu a průběžné testování, aby byla zajištěna konzistentní výkonnost a provozuschopnost.

[Kube 1.5] Nastavení vysoce dostupného clusteru Kubernetes krok za krokem | Keepalived a Haproxy

Plánování vašeho clusteru Kubernetes s vysokou dostupností

Při budování clusteru Kubernetes s vysokou dostupností (HA) je klíčové sladit návrh s jasnými obchodními a technickými cíli. Bez promyšleného plánování můžete skončit se systémem, který je buď příliš komplikovaný, nebo příliš křehký, aby splňoval vaše potřeby v oblasti dostupnosti. Níže prozkoumáme klíčové aspekty a architektonická rozhodnutí, která vám pomohou najít správnou rovnováhu.

Posouzení obchodních a technických požadavků

Začněte definováním tolerance vůči výpadkům a ztrátě dat. Tyto parametry budou formovat každé technické rozhodnutí, které pro váš cluster učiníte.

• Cíl doby zotavení (RTO): Toto měří, jak rychle se vaše systémy musí po selhání obnovit. Pokud například vaše firma vyžaduje, aby byly systémy funkční do 5 minut, budete potřebovat automatizované procesy failoveru a předkonfigurované záložní zdroje. Na druhou stranu, pokud jsou pro vás akceptovatelné delší doby obnovy, můžete zvolit jednodušší a nákladově efektivnější řešení, která zahrnují manuální zásah.
• Cíl bodu obnovení (RPO)Toto určuje, jak velká ztráta dat je přijatelná. Například finanční obchodní platforma může vyžadovat nulovou ztrátu dat, což vyžaduje synchronní replikaci dat. Platforma pro elektronické obchodování může naopak tolerovat malou mezeru v datech, aby se snížila složitost systému.

Budete také muset definovat cílovou hodnotu dostupnosti. Pro informaci:

• 99,91 TP3T provozuschopnosti umožňuje přibližně 8,77 hodiny prostojů ročně.
• 99 991 TP3T provozuschopnosti zkracuje to na zhruba 52,6 minuty.

Kromě toho zvažte vzorce provozu vaší aplikace a potřeby škálování. Předvídatelné špičky provozu vyžadují jiné strategie ve srovnání s aplikacemi, které zažívají náhlé a nepředvídatelné nárůsty. Pracovní zátěže náročné na zdroje mohou vyžadovat specializované fondy uzlů s přizpůsobeným hardwarovým nastavením, což ovlivní způsob distribuce pracovních zátěží mezi zónami.

Tyto metriky tvoří základ vaší klastrové architektury a vyvažují technickou efektivitu s obchodními požadavky. Dalším krokem je určit, jak geografické rozložení ovlivňuje váš návrh.

Výběr regionální vs. zónové architektury

Způsob, jakým geograficky rozmístíte svůj cluster, hraje velkou roli v jeho odolnosti. Zonální i regionální architektura nabízí v závislosti na vašich potřebách odlišné výhody.

• Zonální architekturyTyto systémy nasazují zdroje v několika zónách dostupnosti v rámci jedné oblasti. Chrání před selháním jednotlivých datových center a zároveň zachovávají nízkou latenci mezi komponentami. Toto nastavení je vhodné pro řešení lokalizovaných problémů, jako jsou výpadky proudu nebo selhání sítě v rámci určité zóny.
• Regionální architekturyTyto metody distribuují zdroje napříč různými geografickými oblastmi a nabízejí ochranu před rozsáhlými katastrofami, jako jsou přírodní události nebo výpadky regionálních sítí. Tento přístup však často zavádí vyšší latenci, která může ovlivnit výkon komponent, jako je etcd, a celkovou odezvu clusteru.

Regionální nasazení funguje nejlépe pro aplikace s globální uživatelskou základnou nebo v případech, kdy předpisy vyžadují ukládání dat v konkrétních zemích. Jsou také ideální pro organizace s přísnými požadavky na obnovu po havárii.

Pro většinu nastavení vysoké dostupnosti (HA) vícezónová řídicí rovina nabízí vyvážený přístup. Umístěním uzlů řídicí roviny do tří zón dostupnosti v rámci jedné oblasti zajistíte, že etcd dokáže udržet kvorum i v případě selhání jedné zóny. Tento přístup poskytuje odolnost proti chybám bez nevýhod latence, které plynou z komunikace mezi oblastmi.

Pracovní uzly mohou sledovat podobné distribuční vzorce, ale je zde větší flexibilita. Bezstavové aplikace mohou běžet na jakémkoli uzlu, zatímco stavové úlohy mohou vyžadovat pečlivé umístění, aby byla zajištěna dostupnost dat a konzistentní výkon.

Požadavky na síťování a redundanci

Robustní síťová strategie je klíčem k podpoře provozu sever-jih (klient-klastr) i provozu východ-západ (komunikace mezi komponentami klastru). Redundance na více vrstvách je nezbytná.

• Použití více vyrovnávačů zátěže s /healthz kontroly rozložené mezi zónami. Každý vyrovnávač zátěže by měl být schopen zvládnout plnou zátěž provozu, aby se eliminovaly jednotlivé body selhání.
• Zajistit diverzita síťových cest aby se zabránilo problémům s připojením. Provoz mezi zónami by měl mít více fyzických tras a vaše poskytovatel cloudu nebo datové centrum musí nabízet redundantní síťovou infrastrukturu.
• Pro DNS a vyhledávání služeb, nasaďte více DNS serverů s odpovídajícími konfiguracemi TTL pro koncové body clusteru. I když vyvažování zátěže založené na DNS přidává redundanci, mějte na paměti, že ukládání DNS do mezipaměti na straně klienta může zpozdit detekci failoveru.

Při práci s trvalé svazky, zajistěte, aby úložiště zůstalo přístupné i během selhání zóny. To může zahrnovat replikaci mezi zónami nebo distribuované úložné systémy. Také naplánujte dostatečnou šířku pásma sítě pro zpracování synchronizace dat během událostí obnovy, zejména u velkých datových sad.

Pokud zvažujete Infrastruktura ServerionuJejich globální datová centra nabízejí silnou podporu pro zónové i regionální architektury. Jejich VPS a dedikované servery poskytují solidní výpočetní základ pro uzly vašeho clusteru, zatímco jejich kolokační služby umožňují hybridní nasazení, která kombinují flexibilitu cloudu s kontrolou nad lokálními nastaveními. Navíc je jejich redundantní síťová infrastruktura postavena tak, aby zvládala požadavky na konektivitu vysoce dostupných clusterů, a zajišťuje tak odolnost a spolehlivost vašeho nasazení Kubernetes.

Základní komponenty a topologie pro vysokou dostupnost

Vytvoření vysoce dostupného clusteru Kubernetes znamená pochopení základních komponent, které zajišťují chod vašeho systému, a rozhodnutí o jejich uspořádání. Tato rozhodnutí přímo ovlivňují spolehlivost, výkon a složitost clusteru.

Klíčové komponenty Kubernetes pro HA

Řídicí rovina je páteří vašeho clusteru Kubernetes. Zahrnuje API server, plánovač, manažeři kontrolorůa atd., které všechny hrají klíčovou roli v udržování provozu.

• API serverAPI server je centrálním uzlem, který zpracovává požadavky od kubectl, pracovní uzly a další interní komponenty. Spuštění více API serverů napříč zónami zajišťuje, že ztráta jednoho serveru nenaruší cluster.
• PlánovačPlánovač přiřazuje pody uzlům na základě dostupných zdrojů a definovaných omezení. I když můžete pro redundanci nasadit více plánovačů, v daném okamžiku aktivně rozhoduje pouze jeden. Pokud aktivní plánovač selže, zasáhne jiný.
• Manažeři kontrolorůTyto instance průběžně monitorují stav clusteru a zajišťují, aby zdroje odpovídaly požadované konfiguraci. Používají volbu vedoucího, takže pouze jedna instance aktivně spravuje zdroje, zatímco záložní instance jsou připraveny v případě potřeby převzít kontrolu.
• atd.Toto distribuované úložiště klíč-hodnota obsahuje konfigurační data, tajné kódy a informace o stavu. Používá konsenzuální algoritmus, který pro fungování vyžaduje většinu uzlů (kvorum). Například cluster etcd se třemi uzly zvládne ztrátu jednoho uzlu bez ztráty funkčnosti.
• KubeletKubelet běží na každém pracovním uzlu a komunikuje se serverem API, aby přijímal specifikace podů a hlásil stav uzlů. I když samotné Kubelety nejsou clusterovány pro vysokou dostupnost, více pracovních uzlů zajišťuje, že pracovní zátěže budou pokračovat i v případě selhání některých uzlů.

Jakmile těmto komponentám porozumíte, dalším krokem je výběr topologie, která nejlépe vyhovuje vašim potřebám.

Topologie vysoké dostupnosti: Stohovaná vs. externí atd.

Při organizaci komponent řídicí roviny máte dvě hlavní možnosti, z nichž každá má své vlastní kompromisy z hlediska spolehlivosti a složitosti.

• Vrstvená etcd topologieZde jsou instance etcd umístěny společně s komponentami řídicí roviny na stejných uzlech. Toto nastavení je jednodušší na nasazení a vyžaduje méně serverů. Zavádí však riziko: pokud dojde k selhání uzlu řídicí roviny, dojde ke ztrátě jak služeb řídicí roviny, tak i člena etcd.
• Externí topologie etcdV tomto přístupu běží etcd na vyhrazených uzlech odděleně od řídicí roviny. Toto oddělení poskytuje lepší izolaci a umožňuje nezávislé škálování zdrojů, což z něj činí dobrou volbu pro větší nebo náročnější prostředí.

Funkce	Skládaný atd.	Externí atd.
Složitost nastavení	Snadnější nasazení a správa	Vyžaduje více uzlů a správu
Izolace zdrojů	Sdílené zdroje s řídicí rovinou	Vyhrazené zdroje pro etcd
Dopad selhání	Ovlivněny jsou jak etcd, tak i řídicí rovina.	Selhání řešená nezávisle
Škálovatelnost	Omezeno sdílenými zdroji	Nezávislé škálování možné

Pro menší nasazení nabízí vrstvená topologie jednodušší výchozí bod s dostatečnou redundancí. Na druhou stranu větší clustery nebo ty s přísnými požadavky na dostupnost mohou těžit z větší odolnosti externího nastavení etcd.

Po výběru topologie je dalším krokem konfigurace vyvažovačů zátěže pro zajištění plynulého provozu.

Konfigurace vyrovnávače zátěže

Vyrovnávače zátěže hrají klíčovou roli v distribuci požadavků API mezi více serverů API a ve správě failoverů v případě výpadku serverů. Bez nich by klienti museli sledovat jednotlivé koncové body serverů API, což by celý proces komplikovalo.

Správně nakonfigurovaný vyrovnávač zátěže by měl:

• Provádějte zdravotní kontroly /healthz koncový bod každého API serveru. Odpověď HTTP 200 indikuje připravenost, zatímco HTTP 500 signalizuje problém. Kontroly stavu by měly probíhat každých 10–15 sekund s 5sekundovým časovým limitem, aby se zajistila rychlá detekce problémů.
• Rovnoměrně rozdělte požadavky, protože servery Kubernetes API jsou bezstavové. Afinita relace obvykle není vyžadována, což umožňuje plynulý tok provozu i při selhání serveru.
• Zvládněte ukončení SSL. Zpracování TLS můžete v nástroji pro vyrovnávání zátěže odlehčit, abyste snížili zátěž serverů API, nebo pokud to vyžaduje shoda s předpisy, můžete šifrovaný provoz propustit pro end-to-end šifrování.

Pro větší redundanci nasaďte více vyrovnávačů zátěže v různých zónách. Vyrovnávání zátěže založené na DNS může poskytnout další vrstvu převzetí služeb při selhání, ale mějte na paměti, že ukládání DNS do mezipaměti může způsobit zpoždění během přechodů.

Pokud používáte infrastrukturu Serverionu, jejich dedikované servery poskytují robustní výkon řídicí roviny, zatímco možnosti VPS jsou ideální pro menší instalace. S datovými centry po celém světě podporuje Serverion konfigurace s více zónami a nabízí nástroje pro vyvažování zátěže pro efektivní distribuci provozu, a to i v náročných síťových podmínkách.

sbb-itb-59e1987

Podrobný návod: Nasazení HA Kubernetes pomocí kubeadm

Nyní, když jste se seznámili s komponentami a topologiemi, je čas vytvořit si vysoce dostupný cluster Kubernetes. V této příručce použijeme kubeadm – zjednodušuje nasazení a zároveň vám umožňuje kontrolovat konfiguraci.

Nastavení infrastruktury a předpoklady

Začněte přípravou infrastruktury pro zvládání produkčních úloh.

Budete potřebovat alespoň tři uzly řídicí roviny (minimálně: 2 jádra CPU a 4 GB RAM; doporučeno: 4 jádra a 8 GB RAM) a dva nebo více pracovních uzlů (minimálně: 1 jádro a 2 GB RAM). Nainstalujte na všechny uzly podporovanou distribuci Linuxu, například Ubuntu 20.04/22.04, CentOS 8 nebo Rocky Linux 9. Ujistěte se, že každý uzel má jedinečný název hostitele a může komunikovat s ostatními po síti.

Zakázat swap na všech uzlech, protože Kubernetes to nepodporuje. Spusťte sudo swapoff -a a zakomentujte všechny swap položky v /etc/fstab Chcete-li změnu trvale provést, otevřete potřebné porty: 6443 (API server), 2379-2380 (etcd), 10250 (kubelet) a 10251-10252 (scheduler/controller-manager).

Nainstalujte běhové prostředí kontejneru na každém uzlu. Většina uživatelů volí containerd, který je dobře podporován. Nakonfigurujte ho tak, aby jako ovladač cgroup používal systemd, aby odpovídal výchozímu nastavení Kubernetes. Poté nainstalujte kubeadm, kubelet a kubectl na všechny uzly a ujistěte se, že všechny používají stejnou verzi Kubernetes, abyste předešli problémům s kompatibilitou.

Nastavit vyrovnávač zátěže před inicializací clusteru. Vyrovnávač zátěže může být hardwarový, součástí nabídky poskytovatele cloudových služeb nebo softwarovým řešením, jako je HAProxy. Měl by naslouchat na portu 6443 a přesměrovávat provoz na servery API na uzlech řídicí roviny.

Pro globálně odolné nastavení vůči chybám zvažte použití dedikovaných serverů pro uzly řídicí roviny a instancí VPS pro pracovní uzly.

Nastavení uzlů řídicí roviny

První uzel řídicí roviny je základem vašeho clusteru. Místo použití příznaků příkazového řádku vytvořte konfigurační soubor kubeadm pro definování nastavení vysoké dostupnosti (HA).

Vytvořte soubor s názvem kubeadm-config.yaml a uveďte konfiguraci clusteru. Nastavte Koncový bod kontrolní roviny na adresu a port vašeho load balanceru. V případě stohované topologie etcd kubeadm automaticky nakonfiguruje etcd na uzlech řídicí roviny. Pokud používáte externí etcd, zadejte koncové body v tomto souboru.

Inicializujte první uzel řídicí roviny pomocí následujícího příkazu:
sudo kubeadm init --config=kubeadm-config.yaml --upload-certs
The --upload-certs Příkaz zjednodušuje proces distribuce certifikátů do dalších uzlů řídicí roviny. Tento krok trvá několik minut a vygeneruje příkazy pro připojení dalších uzlů.

Tyto příkazy pro spojení bezpečně uložte – obsahují citlivé tokeny. Dále nakonfigurujte kubectl na prvním uzlu řídicí roviny:
mkdir -p $HOME/.kube && sudo cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config && sudo chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config

Před přidáním dalších uzlů nainstalujte plugin CNI vhodný pro vaše prostředí.

Pomocí příkazu join z inicializačního výstupu přidejte zbývající uzly řídicí roviny:
sudo kubeadm join load-balancer-ip:6443 --token --discovery-token-ca-cert-hash sha256: --řídicí-rovina --klíč-certifikátu
Spusťte tento příkaz na každém dalším uzlu řídicí roviny.

Ověřte, zda jsou všechny uzly řídicí roviny funkční spuštěním:
kubectl získává uzly
Měli byste vidět všechny uzly uvedené ve stavu „Připraveno“.

Konfigurace etcd a Load Balancerů

Dolaďte nastavení etcd a load balanceru pro dokončení nastavení HA.

Pokud používáte vrstvenou topologii etcd, kubeadm ji nakonfiguruje automaticky. U externích clusterů etcd budete muset nastavit etcd na vyhrazených uzlech, vygenerovat certifikáty zabezpečené komunikace a nakonfigurovat každého člena etcd tak, aby rozpoznával ostatní. Vždy používejte lichý počet členů etcd (např. 3, 5 nebo 7), abyste zachovali kvorum během selhání.

Zkontrolujte stav etcd spuštěním:
sudo kubectl exec -n kube-system etcd- -- etcdctl --endpoints=https://127.0.0.1:2379 --cacert=/etc/kubernetes/pki/etcd/ca.crt --cert=/etc/kubernetes/pki/etcd/server.crt --key=/etc/kubernetes/pki/etcd/server.key Stav koncového bodu
Všechny koncové body by měly být hlášeny jako v pořádku.

U vyrovnávačů zátěže nakonfigurujte kontroly stavu pro sledování /healthz koncový bod na portu 6443 každého API serveru. Nastavte interval na 10 sekund s 5sekundovým časovým limitem a zajistěte, aby se nefunkční servery automaticky odebíraly a znovu přidávaly po obnovení.

Chcete-li otestovat vyrovnávač zátěže, zastavte server API na jednom uzlu řídicí roviny (sudo systemctl stop kubelet) a ověřte, zda příkazy kubectl stále fungují. Restartujte službu a ujistěte se, že se uzel znovu připojí ke clusteru.

Pokud používáte více vyrovnávačů zátěže, nakonfigurujte je v aktivní-pasivní konfiguraci nebo použijte pro počáteční rozložení zátěže systém DNS round-robin. Zdokumentujte postupy failoveru, které vašemu týmu pomohou s řešením problémů s vyrovnávačem zátěže.

Přidávání pracovních uzlů a testování stavu clusteru

Pracovní uzly jsou páteří vašeho clusteru a poskytují výpočetní výkon pro vaše aplikace. Jejich přidání je jednoduché, ale testování zajišťuje odolnost clusteru.

Použijte příkaz pro spojení pracovního uzlu, který byl poskytnut během počátečního nastavení kubeadm:
sudo kubeadm join load-balancer-ip:6443 --token --discovery-token-ca-cert-hash sha256:
Pokud platnost tokenu vypršela, můžete si vygenerovat nový.

Zkontrolujte, zda se pracovní uzly úspěšně připojily spuštěním:
kubectl získává uzly
Všechny uzly by měly mít stav „Připraveno“. Pokud některý uzel zůstává ve stavu „Nepřipraveno“, zkontrolujte protokoly Kubeletu pomocí:
sudo journalctl -u kubelet -f

Nasaďte testovací aplikaci pro ověření stavu clusteru. Například vytvořte nasazení nginx s více replikami:
kubectl vytvoření nasazení nginx-test --image=nginx --replicas=5
Pak zkontrolujte distribuci podů mezi uzly:
kubectl získat pody -o wide

Simulujte selhání pro otestování funkčnosti HA. U uzlů řídicí roviny zastavte službu kubelet na jednom uzlu a ověřte, zda příkazy kubectl stále fungují. Pokud máte více než tři uzly řídicí roviny, zkuste zastavit dva uzly současně – cluster by měl zůstat funkční, pokud je většina uzlů v pořádku.

U pracovních uzlů simulujte selhání uzavřením a odvodněním uzlu:
kubectlský kordon && kubectl odtok --ignore-daemonsets --delete-emptyadresář-data
Sledujte, jak Kubernetes přesouvá pody na jiné uzly.

Monitorujte komponenty clusteru pomocí:
kubectl získává stavy komponent a kubectl get pods -n kube-system
Všechny systémové moduly by měly běžet a komponenty by měly hlásit, že jsou v pořádku. Pro průběžné monitorování používejte nástroje jako Prometheus ke sledování metrik v čase.

Nezapomeňte nastavit etcd a zálohy certifikátůPravidelně testujte postupy zálohování a obnovy v neprodukčním prostředí, abyste se ujistili o jejich účinnosti.

S vaším vysoce dostupným clusterem Kubernetes v provozu a otestovaným jste připraveni s jistotou podporovat nepřetržitý provoz a provádět běžnou údržbu.

Nejlepší postupy pro provoz HA Kubernetes

Nastavení vysoce dostupného clusteru Kubernetes je pouze prvním krokem. Abyste zajistili jeho efektivní a spolehlivý provoz, budete se muset zaměřit na průběžné monitorování, testování a osvědčené provozní postupy. Tyto kroky vám pomohou udržet výkon, vyhnout se výpadkům a zajistit odolnost clusteru.

Monitorování a údržba

Efektivní monitorování je páteří vysoké dostupnosti (HA). Používejte nástroje jako Prometheus a Grafana sledovat klíčové metriky, jako je využití CPU, spotřeba paměti, latence sítě a výkon etcd. Věnujte zvýšenou pozornost stavu etcd tím, že monitorovací metriky jako jsou volby vedoucích pracovníků, selhání návrhů a latence diskových I/O operací. Nastavte upozornění na kritické prahové hodnoty – například pokud využití CPU překročí 80% napříč více uzly nebo pokud latence etcd přesáhne 100 ms, je nutná okamžitá akce. Pravidelně používejte Stav koncového bodu etcdctl příkaz, který zajistí, že všichni členové etcd jsou synchronizovaní a správně fungují.

Udržujte své komponenty Kubernetes aktuální pomocí strukturovaného harmonogramu. Naplánujte si čtvrtletní aktualizace pro menší verze a aplikujte je. bezpečnostní záplaty jakmile budou k dispozici. Aktualizace vždy před nasazením do produkčního prostředí otestujte v testovacím prostředí. Při aktualizaci zpracovávejte etcd a Kubernetes odděleně, abyste minimalizovali rizika – nikdy neaktualizujte oba současně.

Správa certifikátů je další kritickou oblastí. Certifikáty Kubernetes obvykle vyprší po jednom roce, takže je automatické obnovení nezbytné. Používejte nástroje jako kubeadm nebo správce certifikátů zpracovávat obnovení a pečlivě sledovat data vypršení platnosti. Měsíčně testujte procesy obnovení, abyste se vyhnuli neočekávaným výpadkům způsobeným vypršenými certifikáty.

Centralizujte agregaci protokolů pomocí nástrojů, jako jsou Fluentd nebo Plynulý bitDíky tomu je snazší propojit události mezi uzly a komponentami během reakce na incidenty. Implementací těchto postupů monitorování a údržby včas odhalíte potenciální problémy, což pomůže zajistit dostupnost vašeho clusteru.

Testování postupů pro failover a zálohování

Samotné monitorování nestačí – je také nutné důkladně testovat procesy failoveru a zálohování. Provádějte měsíční testy vkládání chyb, abyste simulovali reálné selhání. Například vypněte uzly řídicí roviny, vytvořte síťové oddíly nebo přetížte pracovní uzly, abyste viděli, jak váš systém reaguje. Sledujte doby obnovy pro každý scénář a pracujte na jejich zkrácení.

Pravidelně testujte postupy zálohování a obnovy etcd, abyste zajistili integritu dat. Tyto testy provádějte v odděleném prostředí, abyste ověřili přesnost a změřili dobu potřebnou k obnovení. Pokud váš proces obnovy překračuje cílovou dobu obnovy (RTO), zvažte rychlejší úložiště nebo zefektivnění postupů. Automatizujte zálohy etcd každých šest hodin a pro zvýšení zabezpečení je ukládejte na distribuovaná místa.

Testování failoveru na úrovni aplikace je stejně důležité. Používejte nástroje jako Opice chaosu nebo Lakmus náhodně ukončovat pody nebo uzly během pracovní doby. To pomáhá zjistit, zda vaše aplikace dokážou zvládnout selhání bez dopadu na uživatele.

Vytvořte podrobné runbooky pro běžné scénáře selhání. Ty by měly obsahovat podrobné pokyny pro obnovení, kontakty pro eskalaci a rozhodovací stromy pro různé typy incidentů. Tyto dokumenty aktualizujte po každém incidentu a otestujte je s různými členy týmu, abyste zajistili jejich srozumitelnost a použitelnost.

Ověřování záloh jde nad rámec pouhého vytváření záloh. Pravidelně obnovujte stav clusteru v izolovaných prostředích a ověřujte, zda aplikace fungují podle očekávání. Testujte úplné obnovení clusteru i obnovení jednotlivých jmenných prostorů, abyste se připravili na řadu katastrofických scénářů.

Návrh aplikací pro HA

Aby aplikace v prostředí HA prosperovaly, musí být navrženy s ohledem na dostupnost. Rozpočty na narušení provozu podů (PDB) pomáhají zajistit, aby během údržby nebo škálování zůstal k dispozici minimální počet replik. Pro kritické služby nastavte minK dispozici na konkrétní počet replik, nikoli na procento.

Používejte antiafinitní pravidla, abyste zabránili vzniku jednotlivých bodů selhání. podAntiAffinity, můžete repliky rozložit napříč různými uzly nebo zónami dostupnosti. U stavových aplikací, jako jsou databáze, kombinujte anti-afinitu s omezeními rozložení topologie pro rovnoměrné rozložení úloh.

Nakonfigurujte požadavky na zdroje a limity na základě skutečných dat o využití. Díky tomu může plánovač Kubernetes činit inteligentnější rozhodnutí o jejich umístění a zabránit konfliktům o zdroje. Tyto hodnoty kontrolujte a upravujte čtvrtletně na základě dat z monitorování.

Kontroly stavu hrají zásadní roli v udržování připravenosti aplikací. Používejte sondy živosti k detekci nereagujících procesů a sondy připravenosti ke správě směrování provozu. Dolaďte hodnoty časového limitu, abyste dosáhli rovnováhy – příliš agresivní nastavení mohou způsobit zbytečné restarty, zatímco mírná nastavení mohou umožnit selhávajícím podům nadále přijímat provoz.

Kdykoli je to možné, navrhujte aplikace tak, aby nebyly stavově vázány. Ukládejte data relací do externích systémů, jako je Redis nebo databází namísto in-memory. To umožňuje restartování nebo škálování podů bez ovlivnění uživatelských relací. Pro aplikace, které vyžadují stav, použijte StatefulSets s perzistentními svazky a zajistěte replikaci dat napříč zónami. Tyto strategie ve spojení s odolnou infrastrukturou pomáhají zajistit, aby vaše aplikace zůstaly dostupné.

Použití ServerionInfrastruktura pro HA Kubernetes

Globální síť datových center Serverion zjednodušuje geografickou distribuci, která je klíčovou součástí vysoké dostupnosti. Nasaďte uzly řídicí roviny napříč více regiony, abyste dosáhli skutečné redundance. Jejich dedikované servery poskytují konzistentní výkon potřebný pro clustery etcd, zatímco instance VPS nabízejí cenově dostupnou škálovatelnost pro pracovní uzly.

Dedikované servery od Serverionu jsou ideální pro uzly řídicí roviny, protože eliminují efekt „šumícího souseda“ a zajišťují předvídatelný výkon. Pro organizace s požadavky na dodržování předpisů nebo stávajícími investicemi do hardwaru umožňují kolokační služby Serverionu hybridní architektury. Toto nastavení umožňuje kombinovat místní infrastrukturu s jejich datovými centry, podporované vysokorychlostním připojením pro replikaci dat v reálném čase a bezproblémové failover.

Více datových center Serverionu také zvyšuje robustnost obnovy po havárii. Nastavte záložní clustery v různých regionech a používejte nástroje jako Velero pro zálohy na úrovni aplikací, které lze obnovit napříč clustery. Jejich služby hostování DNS umožňují automatické přepnutí při selhání aktualizací záznamů DNS, když primární web přejde do režimu offline.

Serverion navíc nabízí ochranu na úrovni infrastruktury a SSL certifikátové služby pro zabezpečení externího i interního provozu. Jejich služby správy serverů se starají o monitorování hardwaru, aktualizace operačního systému a základní bezpečnostní úkoly, což vašemu týmu umožňuje soustředit se na operace specifické pro Kubernetes. Tato kombinace funkcí poskytuje silný základ pro údržbu clusterů Kubernetes s vysokou dostupností.

Závěr

Každý návrh a provozní krok přispívá k vytvoření spolehlivého clusteru Kubernetes. Vytvoření vysoce dostupného prostředí Kubernetes vyžaduje promyšlené plánování, spolehlivé provedení a průběžnou údržbu, aby se zachovala jeho odolnost i výkon.

Výběr správné topologie a nastavení spolehlivého load balanceru zajišťuje nepřerušovaný přístup k API. Pro mnoho organizací model vrstvené řídicí roviny představuje dobrou rovnováhu mezi jednoduchostí a spolehlivostí. Nástroje jako kubeadm usnadňují nasazení a pomáhají efektivně spravovat certifikáty.

Provozní úspěch závisí na proaktivním monitorování, pravidelných failover drillech a navrhování aplikací s funkcemi, jako jsou rozpočty na narušení podů a pravidla proti afinitě. Tato opatření pomáhají udržet stabilní pracovní zatížení i během výpadků infrastruktury a zajišťují spolehlivý výkon.

Globální infrastruktura Serverionu přidává k této strategii další vrstvu spolehlivosti. Díky geografické rozmanitosti a silným možnostem obnovy po havárii ve spojení s dedikovanými servery pomáhají udržovat konzistentní výkon řídicí roviny napříč více datovými centry.

Nejčastější dotazy

Jaký je rozdíl mezi stacked a externím nastavením etcd v Kubernetes a jak si vyberu to nejlepší pro svůj cluster?

Klíčový rozdíl mezi skládaný a externí atd. Konfigurace spočívá v tom, kde databáze etcd funguje a jak je spravována. V vrstvené konfiguraci běží etcd na stejných uzlech jako komponenty řídicí roviny Kubernetes. Tato metoda je snadněji implementovatelná a levnější, ale má s sebou kompromis: selhání uzlu může ovlivnit jak řídicí rovinu, tak etcd a potenciálně způsobit značné narušení.

Naproti tomu externí topologie etcd umisťuje etcd na samostatné, vyhrazené počítače. Tento přístup zvyšuje odolnost a výkon, zejména u větších nebo produkčních clusterů. Zároveň však zahrnuje větší složitost, pokud jde o konfiguraci a průběžnou údržbu.

Pro menší nebo méně kritická prostředí Kubernetes obvykle splňuje potřeby vícevrstvé nastavení. Pokud jde však o rozsáhlé nebo vysoce dostupné produkční clustery, je pro zachování spolehlivosti a stability preferovanou možností externí etcd.

Jaké jsou osvědčené postupy pro monitorování a údržbu vysoce dostupného clusteru Kubernetes pro splnění cílů provozuschopnosti?

Aby váš cluster Kubernetes běžel hladce a splňoval očekávání ohledně provozuschopnosti, je třeba monitorovat tři kritické vrstvy: infrastruktura, platformaa aplikaceNástroje jako Prometheus vám mohou pomoci sledovat základní metriky, zatímco Grafana usnadňuje vizualizaci dat. Věnujte velkou pozornost metrikám, jako je využití CPU, spotřeba paměti, restartování podů a míra chyb. Nastavení upozornění vám zajistí, že můžete rychle odhalit a řešit jakékoli problémy dříve, než se vyhrotí.

Při nastavování clusteru dodržujte osvědčené postupy. řízení přístupu na základě rolí (RBAC) efektivně spravovat oprávnění, organizovat zdroje do jmenných prostorů pro lepší strukturu a nasazovat více uzlů řídicí roviny s vyvažovači zátěže pro zvýšení odolnosti proti chybám. Stejně důležité jsou pravidelné aktualizace na nejnovější verzi Kubernetes a plánování proaktivní údržby. Tato opatření nejen zkracují prostoje, ale také zajišťují, aby se váš cluster mohl škálovat tak, aby splňoval vaše obchodní potřeby.

Jak mohu navrhnout své aplikace pro vysokou dostupnost v clusteru Kubernetes?

Aby vaše aplikace v clusteru Kubernetes běžely hladce, začněte nastavením více replik vaší aplikace prostřednictvím Kubernetes Deployments. Tím se rozloží pracovní zátěž a zajistí se, že vaše aplikace zvládne selhání podů bez přerušení.

Dalším užitečným nástrojem je Rozpočet narušení podůTato funkce pomáhá udržovat minimální počet aktivních podů během aktualizací nebo údržby, čímž se zkracují prostoje. Pro ještě větší spolehlivost nasaďte svůj cluster napříč více zón nebo regionůToto nastavení chrání vaše aplikace před lokálními výpadky a zvyšuje redundanci.

Díky těmto metodám bude vaše nastavení Kubernetes odolnější a zajistí stabilní výkon i v případě výpadků.

Související příspěvky na blogu

• Úložiště odolné vůči chybám pro streamovaná data: Základy
• Testování selhání databáze: Klíčové kroky
• NGINX Config pro DevOps: Serverionův trik k nasazení bez výpadků
• Automatické škálování pro úlohy Kubernetes