Wysoka dostępność w Kubernetes gwarantuje, że klaster pozostanie sprawny nawet podczas awarii. W tym przewodniku wyjaśniono, jak zaprojektować i wdrożyć odporny na błędy klaster Kubernetes, omawiając podstawowe komponenty, strategie redundancji i kroki konfiguracji.

Najważniejsze wnioski:

• Dlaczego wysoka dostępność jest ważna:Zapobiegaj przestojom spowodowanym awariami sprzętu, problemami z siecią lub konserwacją.
• Strategie podstawowe:
  • Użyj wielu węzłów płaszczyzny sterowania, aby wyeliminować pojedyncze punkty awarii.
  • Aby zwiększyć odporność, rozprowadź węzły robocze w różnych strefach lub regionach.
  • Wdrażaj moduły równoważenia obciążenia, aby zarządzać ruchem i zapewnić płynne przełączanie awaryjne.
• Krytyczne komponenty:
  • Serwer API, baza danych etcd, harmonogram i menedżerowie kontrolerów wymagają redundancji.
  • Wybierz pomiędzy topologią stosową lub zewnętrzną etcd, zależnie od złożoności i skali Twojej konfiguracji.
• Kroki wdrażania:
  • Używać kubeadm Aby skonfigurować klaster.
  • Skonfiguruj moduły równoważenia obciążenia, kontrole stanu i węzły robocze.
  • Regularnie testuj procesy przełączania awaryjnego i tworzenia kopii zapasowych.

Wysoka dostępność wymaga starannego planowania, solidnej infrastruktury i ciągłego testowania w celu zagwarantowania spójnej wydajności i czasu sprawności.

[ Kube 1.5 ] Konfiguracja klastra Kubernetes o wysokiej dostępności krok po kroku | Keepalived i Haproxy

Planowanie klastra Kubernetes o wysokiej dostępności

Podczas tworzenia klastra Kubernetes o wysokiej dostępności (HA) kluczowe jest dostosowanie projektu do jasno określonych celów biznesowych i technicznych. Bez przemyślanego planowania możesz stworzyć system, który jest albo zbyt skomplikowany, albo zbyt delikatny, aby sprostać Twoim potrzebom w zakresie dostępności. Poniżej omówimy kluczowe kwestie i decyzje architektoniczne, aby pomóc Ci znaleźć właściwą równowagę.

Ocena wymagań biznesowych i technicznych

Zacznij od zdefiniowania tolerancji na przestoje i utratę danych. Te parametry będą miały wpływ na każdy wybór techniczny klastra.

• Cel czasu odzyskiwania (RTO): Mierzy, jak szybko systemy muszą odzyskać sprawność po awarii. Na przykład, jeśli Twoja firma wymaga, aby systemy były sprawne w ciągu 5 minut, będziesz potrzebować zautomatyzowanych procesów przełączania awaryjnego i wstępnie skonfigurowanych zasobów rezerwowych. Z drugiej strony, jeśli akceptowalny jest dłuższy czas odzyskiwania, możesz zdecydować się na prostsze i bardziej ekonomiczne rozwiązania, które wymagają ręcznej interwencji.
• Cel punktu odzyskiwania (RPO): To określa, jaki poziom utraty danych jest akceptowalny. Na przykład platforma obrotu finansowego może wymagać zerowej utraty danych, co wymusza synchroniczną replikację danych. Z kolei platforma e-commerce może tolerować niewielką lukę w danych, aby zmniejszyć złożoność systemu.

Musisz również zdefiniować swój cel dostępności. Dla porównania:

• Czas sprawności 99,9% pozwala na około 8,77 godzin przestoju rocznie.
• Czas sprawności 99,99% skraca to do około 52,6 minut.

Dodatkowo, należy wziąć pod uwagę wzorce ruchu i potrzeby skalowania aplikacji. Przewidywalne skoki ruchu wymagają innych strategii niż aplikacje, które doświadczają nagłych, nieprzewidywalnych wzrostów. Obciążenia intensywnie wykorzystujące zasoby mogą wymagać specjalistycznych pul węzłów z dostosowanymi konfiguracjami sprzętowymi, co wpłynie na sposób dystrybucji obciążeń między strefami.

Te wskaźniki stanowią podstawę architektury klastra, równoważąc wydajność techniczną z wymaganiami biznesowymi. Następnym krokiem jest określenie wpływu rozmieszczenia geograficznego na projekt.

Wybór architektury regionalnej lub strefowej

Sposób geograficznego rozmieszczenia klastra ma duży wpływ na jego odporność. Zarówno architektura strefowa, jak i regionalna oferują różne korzyści w zależności od potrzeb.

• Architektury strefowe: Rozwiązania te wdrażają zasoby w wielu strefach dostępności w obrębie jednego regionu. Chronią one przed awariami poszczególnych centrów danych, jednocześnie utrzymując niskie opóźnienia między komponentami. Taka konfiguracja doskonale nadaje się do obsługi lokalnych problemów, takich jak przerwy w dostawie prądu czy awarie sieci w określonej strefie.
• Architektury regionalne: Rozdzielają one zasoby w wielu regionach geograficznych, oferując ochronę przed katastrofami na dużą skalę, takimi jak klęski żywiołowe czy awarie sieci regionalnych. Jednak takie podejście często wiąże się z większymi opóźnieniami, co może wpływać na wydajność komponentów takich jak etcd oraz ogólną responsywność klastra.

Wdrożenia regionalne sprawdzają się najlepiej w przypadku aplikacji z globalną bazą użytkowników lub gdy przepisy wymagają przechowywania danych w określonych krajach. Są one również idealne dla organizacji o ścisłych potrzebach w zakresie odzyskiwania danych po awarii.

W przypadku większości konfiguracji HA, płaszczyzna sterowania wielostrefowego Oferuje zrównoważone podejście. Umieszczając węzły płaszczyzny sterowania w trzech strefach dostępności w obrębie jednego regionu, zapewniasz, że etcd może utrzymać kworum nawet w przypadku awarii jednej strefy. Takie podejście zapewnia odporność na błędy bez opóźnień związanych z komunikacją międzyregionalną.

Węzły robocze mogą stosować podobne wzorce dystrybucji, ale oferują większą elastyczność. Aplikacje bezstanowe mogą działać na dowolnym węźle, natomiast obciążenia stanowe mogą wymagać starannego rozmieszczenia, aby zapewnić dostępność danych i spójną wydajność.

Wymagania dotyczące sieci i redundancji

Solidna strategia sieciowa jest kluczowa dla obsługi zarówno ruchu północ-południe (klient-klaster), jak i wschód-zachód (komunikacja między komponentami klastra). Nadmiarowość na wielu warstwach jest nie do negocjacji.

• Używać wiele modułów równoważenia obciążenia z /zdrowie kontrole rozłożone na strefy. Każdy moduł równoważenia obciążenia powinien być w stanie obsłużyć pełne obciążenie ruchem, aby wyeliminować pojedyncze punkty awarii.
• Zapewnić różnorodność ścieżek sieciowych aby zapobiec problemom z łącznością. Ruch między strefami powinien mieć wiele tras fizycznych, a dostawca chmury lub centrum danych musi oferować redundantną infrastrukturę sieciową.
• Dla DNS i wykrywanie usługWdróż wiele serwerów DNS z odpowiednimi konfiguracjami TTL dla punktów końcowych klastra. Chociaż równoważenie obciążenia oparte na DNS zapewnia redundancję, należy pamiętać, że buforowanie DNS po stronie klienta może opóźnić wykrywanie przełączeń awaryjnych.

Podczas pracy z trwałe woluminy, upewnij się, że pamięć masowa pozostanie dostępna podczas awarii stref. Może to obejmować replikację międzystrefową lub rozproszone systemy pamięci masowej. Zaplanuj również wystarczającą przepustowość sieci, aby obsłużyć synchronizację danych podczas zdarzeń odzyskiwania, szczególnie w przypadku dużych zestawów danych.

Jeśli rozważasz Infrastruktura ServerionIch globalne centra danych oferują solidne wsparcie zarówno dla architektur strefowych, jak i regionalnych. Oferowane przez nich serwery VPS i serwery dedykowane zapewniają solidną podstawę obliczeniową dla węzłów klastra, a usługi kolokacji umożliwiają wdrożenia hybrydowe, łączące elastyczność chmury z kontrolą konfiguracji lokalnych. Ponadto, ich redundantna infrastruktura sieciowa została zaprojektowana tak, aby sprostać wymaganiom łączności klastrów o wysokiej dostępności, gwarantując odporność i niezawodność wdrożenia Kubernetes.

Podstawowe komponenty i topologie zapewniające wysoką dostępność

Stworzenie klastra Kubernetes o wysokiej dostępności oznacza zrozumienie kluczowych komponentów, które zapewniają działanie systemu, i podjęcie decyzji o sposobie ich rozmieszczenia. Decyzje te bezpośrednio wpływają na niezawodność, wydajność i złożoność klastra.

Kluczowe komponenty Kubernetes dla HA

Płaszczyzna sterowania stanowi szkielet klastra Kubernetes. Obejmuje ona: Serwer API, planista, menedżerowie kontrolerów, I itp., które odgrywają kluczową rolę w utrzymaniu operacji.

• Serwer APISerwer API jest centralnym węzłem przetwarzającym żądania z kubectl, węzły robocze i inne komponenty wewnętrzne. Uruchomienie wielu serwerów API w różnych strefach gwarantuje, że utrata jednego serwera nie zakłóci działania klastra.
• HarmonogramHarmonogram przypisuje kontenery do węzłów na podstawie dostępnych zasobów i zdefiniowanych ograniczeń. Chociaż można wdrożyć wiele harmonogramów w celu zapewnienia redundancji, tylko jeden z nich aktywnie podejmuje decyzje w danym momencie. Jeśli aktywny harmonogram zawiedzie, włącza się kolejny.
• Menedżerowie kontrolerów: ...
• itp.: Ten rozproszony magazyn klucz-wartość przechowuje dane konfiguracyjne, sekrety i informacje o stanie. Wykorzystuje algorytm konsensusu, który do działania wymaga większości węzłów (kworum). Na przykład, klaster etcd z trzema węzłami może poradzić sobie z utratą jednego węzła bez utraty funkcjonalności.
• Kubelet: Działając na każdym węźle roboczym, kubelet komunikuje się z serwerem API, aby odbierać specyfikacje kontenerów i raportować stan węzła. Chociaż same kubelety nie są klastrowane w celu zapewnienia wysokiej dostępności, posiadanie wielu węzłów roboczych zapewnia kontynuację obciążeń nawet w przypadku awarii niektórych węzłów.

Gdy już zrozumiesz te elementy, następnym krokiem będzie wybór topologii najlepiej odpowiadającej Twoim potrzebom.

Topologie HA: łączone w stosy a zewnętrzne itd.

Podczas organizowania komponentów płaszczyzny sterowania masz do wyboru dwie główne opcje, z których każda niesie ze sobą pewne kompromisy w zakresie niezawodności i złożoności.

• Ułożona topologia etcdW tym przypadku instancje etcd są współlokalizowane z komponentami płaszczyzny sterowania na tych samych węzłach. Taka konfiguracja jest prostsza do wdrożenia i wymaga mniejszej liczby serwerów. Wiąże się ona jednak z ryzykiem: w przypadku awarii węzła płaszczyzny sterowania, zarówno usługi płaszczyzny sterowania, jak i element etcd zostaną utracone.
• Zewnętrzna topologia etcdW tym podejściu etcd działa na dedykowanych węzłach, oddzielonych od płaszczyzny sterowania. Separacja ta zapewnia lepszą izolację i umożliwia niezależne skalowanie zasobów, co czyni ją dobrym wyborem dla większych lub bardziej wymagających środowisk.

Funkcja	Ułożone etcd	Zewnętrzny etcd
Złożoność konfiguracji	Łatwiejsze wdrażanie i zarządzanie	Wymaga większej liczby węzłów i zarządzania
Izolacja zasobów	Wspólne zasoby z płaszczyzną sterowania	Dedykowane zasoby dla etcd
Wpływ awarii	Zarówno etcd, jak i płaszczyzna sterowania są dotknięte	Awarie zarządzane niezależnie
Skalowalność	Ograniczone przez współdzielone zasoby	Możliwość niezależnego skalowania

W przypadku mniejszych wdrożeń topologia stosowa oferuje prostszy punkt wyjścia z wystarczającą redundancją. Z drugiej strony, większe klastry lub te o wysokich wymaganiach dotyczących dostępności mogą skorzystać z dodatkowej odporności, jaką zapewnia zewnętrzna konfiguracja etcd.

Po wybraniu topologii kolejnym krokiem jest skonfigurowanie modułów równoważenia obciążenia w celu zapewnienia płynnego działania.

Konfiguracja modułu równoważenia obciążenia

Moduły równoważenia obciążenia odgrywają kluczową rolę w dystrybucji żądań API na wiele serwerów API i zarządzaniu przełączaniem awaryjnym w przypadku awarii serwerów. Bez nich klienci musieliby śledzić poszczególne punkty końcowe serwerów API, co komplikowałoby cały proces.

Prawidłowo skonfigurowany moduł równoważenia obciążenia powinien:

• Przeprowadź kontrole stanu zdrowia /zdrowie Punkt końcowy każdego serwera API. Odpowiedź HTTP 200 oznacza gotowość, a HTTP 500 sygnalizuje problem. Kontrole stanu powinny być przeprowadzane co 10–15 sekund z 5-sekundowym limitem czasu, aby zapewnić szybkie wykrywanie problemów.
• Równomiernie rozprowadzaj żądania, ponieważ serwery API Kubernetes są bezstanowe. Powinowactwo sesji zazwyczaj nie jest wymagane, co pozwala na płynny przepływ ruchu nawet w przypadku awarii serwera.
• Obsługuj zakończenie protokołu SSL. Możesz odciążyć przetwarzanie TLS w module równoważenia obciążenia, aby zmniejszyć obciążenie serwerów API lub przekazywać zaszyfrowany ruch w celu szyfrowania typu end-to-end, jeśli wymaga tego zgodność.

Aby uzyskać dodatkową redundancję, wdróż wiele modułów równoważenia obciążenia w różnych strefach. Równoważenie obciążenia oparte na DNS może zapewnić dodatkową warstwę przełączania awaryjnego, ale należy pamiętać, że buforowanie DNS może powodować opóźnienia podczas przejść.

Jeśli korzystasz z infrastruktury Serverion, ich dedykowane serwery Zapewniają solidną wydajność płaszczyzny sterowania, a opcje VPS idealnie sprawdzają się w mniejszych konfiguracjach. Dzięki centrom danych na całym świecie, Serverion obsługuje konfiguracje wielostrefowe i oferuje narzędzia do równoważenia obciążenia, które skutecznie zarządzają dystrybucją ruchu, nawet w trudnych warunkach sieciowych.

sbb-itb-59e1987

Przewodnik krok po kroku: wdrażanie HA Kubernetes za pomocą kubeadm

Skoro znasz już komponenty i topologie, czas zbudować wysoce dostępny klaster Kubernetes. W tym przewodniku użyjemy kubeadm – upraszcza on wdrażanie, a jednocześnie pozwala kontrolować konfigurację.

Konfiguracja infrastruktury i wymagania wstępne

Zacznij od przygotowania infrastruktury do obsługi obciążeń produkcyjnych.

Będziesz potrzebować co najmniej trzech węzłów płaszczyzny sterowania (minimum: 2 rdzenie procesora i 4 GB pamięci RAM; zalecane: 4 rdzenie i 8 GB pamięci RAM) oraz co najmniej dwóch węzłów roboczych (minimum: 1 rdzeń i 2 GB pamięci RAM). Zainstaluj obsługiwaną dystrybucję Linuksa, taką jak Ubuntu 20.04/22.04, CentOS 8 lub Rocky Linux 9, na wszystkich węzłach. Upewnij się, że każdy węzeł ma unikalną nazwę hosta i może komunikować się z pozostałymi przez sieć.

Wyłącz zamianę na wszystkich węzłach, ponieważ Kubernetes tego nie obsługuje. Uruchom sudo swapoff -a i skomentuj wszystkie wpisy dotyczące wymiany /etc/fstab Aby wprowadzić trwałą zmianę, otwórz niezbędne porty: 6443 (serwer API), 2379-2380 (etcd), 10250 (kubelet) i 10251-10252 (harmonogram/menedżer kontrolera).

Zainstaluj środowisko wykonawcze kontenera na każdym węźle. Większość użytkowników wybiera containerd, który jest dobrze obsługiwany. Skonfiguruj go tak, aby używał systemd jako sterownika cgroup, aby dostosować go do domyślnych ustawień Kubernetes. Następnie zainstaluj kubeadm, kubelet i kubectl na wszystkich węzłach, upewniając się, że wszystkie korzystają z tej samej wersji Kubernetes, aby uniknąć problemów ze zgodnością.

Ustaw moduł równoważenia obciążenia przed zainicjowaniem klastra. Moduł równoważenia obciążenia może być sprzętowy, stanowić część oferty dostawcy chmury lub być rozwiązaniem programowym, takim jak HAProxy. Powinien nasłuchiwać na porcie 6443 i przekierowywać ruch do serwerów API na węzłach płaszczyzny sterowania.

Aby uzyskać konfigurację globalnie odporną na błędy, należy rozważyć użycie dedykowanych serwerów dla węzłów płaszczyzny sterowania i instancji VPS dla węzłów roboczych.

Konfigurowanie węzłów płaszczyzny sterowania

Pierwszy węzeł płaszczyzny sterowania stanowi fundament klastra. Zamiast używać flag wiersza poleceń, utwórz plik konfiguracyjny kubeadm, aby zdefiniować ustawienia HA.

Utwórz plik o nazwie kubeadm-config.yaml i uwzględnij konfigurację klastra. Ustaw punkt końcowy płaszczyzny sterowania na adres i port modułu równoważenia obciążenia. W przypadku topologii stosu etcd, kubeadm automatycznie skonfiguruje etcd na węzłach płaszczyzny sterowania. Jeśli używasz zewnętrznego etcd, określ punkty końcowe w tym pliku.

Zainicjuj pierwszy węzeł płaszczyzny sterowania za pomocą następującego polecenia:
sudo kubeadm init --config=kubeadm-config.yaml --upload-certs
Ten --prześlij-certyfikaty Flaga upraszcza proces dystrybucji certyfikatów do innych węzłów płaszczyzny sterowania. Ten krok zajmuje kilka minut i generuje polecenia łączenia (join) umożliwiające dodawanie kolejnych węzłów.

Przechowuj te polecenia łączenia bezpiecznie – zawierają one wrażliwe tokeny. Następnie skonfiguruj kubectl na pierwszym węźle płaszczyzny sterowania:
mkdir -p $HOME/.kube i sudo cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config i sudo chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config

Przed dodaniem kolejnych węzłów zainstaluj wtyczkę CNI odpowiednią dla swojego środowiska.

Użyj polecenia join z wyjścia inicjalizacji, aby dodać pozostałe węzły płaszczyzny sterowania:
sudo kubeadm join load-balancer-ip:6443 --token --discovery-token-ca-cert-hash sha256: --płaszczyzna-kontroli --klucz-certyfikatu
Uruchom to polecenie na każdym dodatkowym węźle płaszczyzny sterowania.

Sprawdź, czy wszystkie węzły płaszczyzny sterowania działają, uruchamiając:
kubectl pobierz węzły
Powinny zostać wyświetlone wszystkie węzły ze statusem „Gotowe”.

Konfigurowanie etcd i modułów równoważenia obciążenia

Dostrój ustawienia etcd i modułu równoważenia obciążenia, aby zakończyć konfigurację HA.

Jeśli używasz topologii stosu etcd, kubeadm konfiguruje ją automatycznie. W przypadku zewnętrznych klastrów etcd konieczne będzie skonfigurowanie etcd na dedykowanych węzłach, wygenerowanie certyfikatów bezpiecznej komunikacji oraz skonfigurowanie każdego elementu etcd tak, aby rozpoznawał pozostałe. Zawsze używaj nieparzystej liczby elementów etcd (np. 3, 5 lub 7), aby utrzymać kworum w przypadku awarii.

Sprawdź stan etcd, uruchamiając:
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 stan punktu końcowego
Wszystkie punkty końcowe powinny zostać oznaczone jako zdrowe.

W przypadku modułów równoważenia obciążenia skonfiguruj kontrole stanu, aby monitorować /zdrowie punkt końcowy na porcie 6443 każdego serwera API. Ustaw interwał na 10 sekund z 5-sekundowym limitem czasu i upewnij się, że niesprawne serwery zostaną automatycznie usunięte i ponownie dodane po odzyskaniu sprawności.

Aby przetestować moduł równoważenia obciążenia, zatrzymaj serwer API na jednym węźle płaszczyzny sterowania (sudo systemctl stop kubelet) i sprawdź, czy polecenia kubectl nadal działają. Uruchom ponownie usługę i upewnij się, że węzeł ponownie dołączył do klastra.

Jeśli używasz wielu modułów równoważenia obciążenia, skonfiguruj je w konfiguracji aktywny-pasywny lub użyj metody DNS Round-Robin do początkowej dystrybucji obciążenia. Udokumentuj procedury przełączania awaryjnego, aby pomóc zespołowi w rozwiązywaniu problemów z modułami równoważenia obciążenia.

Dodawanie węzłów roboczych i testowanie kondycji klastra

Węzły robocze stanowią trzon klastra, zapewniając moc obliczeniową dla aplikacji. Ich dodanie jest proste, ale testy gwarantują odporność klastra.

Użyj polecenia dołączenia węzła roboczego podanego podczas początkowej konfiguracji kubeadm:
sudo kubeadm join load-balancer-ip:6443 --token --discovery-token-ca-cert-hash sha256:
Jeśli token wygasł, możesz wygenerować nowy.

Sprawdź, czy węzły robocze połączyły się pomyślnie, uruchamiając:
kubectl pobierz węzły
Wszystkie węzły powinny mieć status „Gotowy”. Jeśli węzeł pozostaje w stanie „Niegotowy”, sprawdź logi kubeleta za pomocą:
sudo journalctl -u kubelet -f

Wdróż aplikację testową, aby potwierdzić kondycję klastra. Na przykład utwórz wdrożenie Nginx z wieloma replikami:
kubectl utwórz wdrożenie nginx-test --image=nginx --replicas=5
Następnie sprawdź dystrybucję podów pomiędzy węzłami:
kubectl get pods -o wide

Symuluj awarie, aby przetestować funkcjonalność HA. W przypadku węzłów płaszczyzny sterowania zatrzymaj usługę kubelet na jednym węźle i sprawdź, czy polecenia kubectl nadal działają. Jeśli masz więcej niż trzy węzły płaszczyzny sterowania, spróbuj zatrzymać dwa węzły jednocześnie – klaster powinien działać tak długo, jak większość węzłów jest sprawna.

W przypadku węzłów roboczych symuluj awarię, otaczając i opróżniając węzeł:
kubectl cordon && kubectl drain --ignore-daemonsets --delete-emptydir-data
Obserwuj, jak Kubernetes zmienia harmonogram przesyłania kontenerów do innych węzłów.

Monitoruj komponenty klastra za pomocą:
kubectl pobierz statusy komponentów i kubectl pobierz strąki -n kube-system
Wszystkie kontenery systemowe powinny działać, a komponenty powinny być raportowane jako sprawne. Do bieżącego monitorowania należy używać narzędzi takich jak Prometheus, aby śledzić metryki w czasie.

Nie zapomnij o skonfigurowaniu etcd i kopie zapasowe certyfikatówRegularnie testuj procedury tworzenia kopii zapasowych i przywracania danych w środowisku nieprodukcyjnym, aby mieć pewność, że są skuteczne.

Gdy Twój wysoce dostępny klaster Kubernetes jest gotowy do działania i przetestowania, możesz obsługiwać ciągłe operacje i wykonywać rutynowe prace konserwacyjne z pełnym zaufaniem.

Najlepsze praktyki dotyczące operacji HA Kubernetes

Skonfigurowanie klastra Kubernetes o wysokiej dostępności to dopiero pierwszy krok. Aby zapewnić jego wydajne i niezawodne działanie, należy skupić się na ciągłym monitorowaniu, testowaniu i stosowaniu najlepszych praktyk operacyjnych. Te kroki pomogą Ci utrzymać wydajność, uniknąć przestojów i zapewnić odporność klastra.

Monitorowanie i konserwacja

Skuteczne monitorowanie jest podstawą wysokiej dostępności (HA). Używaj narzędzi takich jak Prometeusz i Grafana Aby śledzić kluczowe wskaźniki, takie jak użycie procesora, zużycie pamięci, opóźnienia sieciowe i wydajność etcd. Zwróć szczególną uwagę na stan etcd, monitorowanie metryk takie jak wybory lidera, błędy propozycji i opóźnienia wejścia/wyjścia dysku. Skonfiguruj alerty dla progów krytycznych – na przykład, jeśli użycie procesora przekroczy 80% na wielu węzłach lub jeśli opóźnienie etcd przekroczy 100 ms, konieczne jest natychmiastowe działanie. Regularnie korzystaj z status punktu końcowego etcdctl polecenie zapewniające synchronizację i prawidłowe funkcjonowanie wszystkich członków etcd.

Aktualizuj komponenty Kubernetes zgodnie ze strukturą harmonogramu. Zaplanuj kwartalne aktualizacje mniejszych wydań i zastosuj je. poprawki zabezpieczeń Gdy tylko będą dostępne. Zawsze testuj aktualizacje w środowisku testowym przed wdrożeniem ich w środowisku produkcyjnym. Podczas aktualizacji, obsługuj etcd i Kubernetes oddzielnie, aby zminimalizować ryzyko – nigdy nie aktualizuj obu jednocześnie.

Zarządzanie certyfikatami to kolejny kluczowy obszar. Certyfikaty Kubernetes zazwyczaj wygasają po roku, co sprawia, że automatyczne odnawianie jest koniecznością. Użyj narzędzi takich jak kubeadm lub menedżer certyfikatów Aby obsługiwać odnowienia i ściśle monitorować daty wygaśnięcia. Testuj procesy odnawiania co miesiąc, aby uniknąć nieoczekiwanych przestojów spowodowanych wygaśnięciem certyfikatów.

Centralizuj agregację logów za pomocą narzędzi takich jak Płynnie lub Płynny bitUłatwia to korelację zdarzeń między węzłami i komponentami podczas reagowania na incydenty. Wdrażając te praktyki monitorowania i konserwacji, wykryjesz potencjalne problemy na wczesnym etapie, pomagając w zabezpieczeniu dostępności klastra.

Testowanie procedur przełączania awaryjnego i tworzenia kopii zapasowych

Samo monitorowanie nie wystarczy – konieczne jest również rygorystyczne testowanie procesów przełączania awaryjnego i tworzenia kopii zapasowych. Przeprowadzaj comiesięczne testy wstrzykiwania błędów, aby symulować rzeczywiste awarie. Na przykład, wyłącz węzły płaszczyzny sterowania, utwórz partycje sieciowe lub przeciąż węzły robocze, aby zobaczyć, jak reaguje system. Śledź czas odzyskiwania dla każdego scenariusza i pracuj nad jego skróceniem.

Regularnie testuj procedury tworzenia kopii zapasowych i przywracania danych w systemie etcd, aby zapewnić integralność danych. Wykonuj te testy w oddzielnym środowisku, aby zweryfikować dokładność i zmierzyć czas przywracania. Jeśli proces przywracania danych przekracza docelowy czas odzyskiwania (RTO), rozważ szybsze rozwiązania pamięci masowej lub usprawnienie procedur. Automatyzuj tworzenie kopii zapasowych w systemie etcd co sześć godzin i przechowuj je w rozproszonych lokalizacjach dla większego bezpieczeństwa.

Testowanie awaryjne na poziomie aplikacji jest równie ważne. Użyj narzędzi takich jak Małpa Chaosu lub Lakmus losowo wyłączać kontenery lub węzły w godzinach pracy. Pomaga to sprawdzić, czy aplikacje są w stanie obsłużyć awarie bez wpływu na użytkowników.

Stwórz szczegółowe podręczniki dla typowych scenariuszy awarii. Powinny one zawierać instrukcje odzyskiwania krok po kroku, dane kontaktowe do eskalacji oraz drzewa decyzyjne dla różnych typów incydentów. Aktualizuj te dokumenty po każdym incydencie i testuj je z różnymi członkami zespołu, aby zapewnić ich przejrzystość i użyteczność.

Weryfikacja kopii zapasowych to coś więcej niż tylko tworzenie kopii zapasowych. Regularnie przywracaj stan klastra w środowiskach odizolowanych i upewniaj się, że aplikacje działają zgodnie z oczekiwaniami. Testuj przywracanie całego klastra, a także poszczególnych przestrzeni nazw, aby przygotować się na szereg scenariuszy katastrof.

Projektowanie aplikacji dla HA

Aby aplikacje mogły działać prawidłowo w środowisku HA, muszą być projektowane z uwzględnieniem dostępności. Budżety zakłóceń w podach (PDB) pomóc zapewnić, że minimalna liczba replik pozostanie dostępna podczas konserwacji lub skalowania. W przypadku usług krytycznych ustaw minDostępne do określonej liczby replik, a nie do określonego procentu.

Stosuj reguły antypowinowactwa, aby zapobiegać powstawaniu pojedynczych punktów awarii. podAntiAffinityMożesz rozmieścić repliki w różnych węzłach lub strefach dostępności. W przypadku aplikacji stanowych, takich jak bazy danych, połącz ograniczenia antypowinowactwa z ograniczeniami rozproszenia topologicznego, aby równomiernie rozłożyć obciążenia.

Skonfiguruj żądania i limity zasobów na podstawie rzeczywistych danych o wykorzystaniu. Dzięki temu harmonogram Kubernetes będzie mógł podejmować trafniejsze decyzje dotyczące rozmieszczania zasobów i unikać konfliktów o zasoby. Przejrzyj i dostosuj te wartości kwartalnie na podstawie danych z monitoringu.

Kontrole stanu odgrywają kluczową rolę w utrzymaniu gotowości aplikacji. Użyj sond żywotności do wykrywania nieaktywnych procesów i sond gotowości do zarządzania routingiem ruchu. Dopasuj wartości limitów czasu, aby znaleźć równowagę – zbyt agresywne ustawienia mogą powodować niepotrzebne restarty, podczas gdy łagodne mogą pozwolić, aby uszkodzone kontenery nadal otrzymywały ruch.

W miarę możliwości projektuj aplikacje bezstanowe. Przechowuj dane sesji w systemach zewnętrznych, takich jak Redis lub baz danych zamiast w pamięci. Pozwala to na ponowne uruchomienie lub skalowanie kontenerów bez wpływu na sesje użytkowników. W przypadku aplikacji wymagających stanu należy używać obiektów StatefulSets z trwałymi woluminami i zapewnić replikację danych między strefami. Te strategie, w połączeniu z odporną infrastrukturą, pomagają zapewnić stałą dostępność aplikacji.

Używanie ServerionInfrastruktura HA dla Kubernetes

Globalna sieć centrów danych Serverion upraszcza dystrybucję geograficzną, co jest kluczowym elementem wysokiej dostępności. Wdrażaj węzły płaszczyzny sterowania w wielu regionach, aby osiągnąć rzeczywistą redundancję. Dedykowane serwery firmy zapewniają spójną wydajność wymaganą przez klastry etcd, a instancje VPS oferują ekonomiczną skalowalność węzłów roboczych.

Dedykowane serwery Serverion idealnie nadają się do węzłów płaszczyzny sterowania, ponieważ eliminują efekt „hałaśliwego sąsiada”, zapewniając przewidywalną wydajność. W przypadku organizacji z wymaganiami zgodności lub z istniejącymi inwestycjami sprzętowymi, usługi kolokacji Serverion umożliwiają zastosowanie architektur hybrydowych. Taka konfiguracja pozwala na połączenie infrastruktury lokalnej z centrami danych, wspieranymi przez łącza o wysokiej przepustowości, co umożliwia replikację danych w czasie rzeczywistym i bezproblemowe przełączanie awaryjne.

Liczne centra danych Serverion zapewniają również większą niezawodność odzyskiwania danych po awarii. Skonfiguruj klastry zapasowe w różnych regionach i korzystaj z takich narzędzi jak Velero do tworzenia kopii zapasowych na poziomie aplikacji, które można przywrócić w różnych klastrach. Ich usługi hostingu DNS umożliwiają automatyczne przełączanie awaryjne poprzez aktualizację rekordów DNS, gdy główna lokalizacja przechodzi w tryb offline.

Ponadto Serverion oferuje ochronę na poziomie infrastruktury i Usługi certyfikatów SSL Aby zabezpieczyć zarówno ruch zewnętrzny, jak i wewnętrzny. Ich usługi zarządzania serwerami obejmują monitorowanie sprzętu, aktualizacje systemu operacyjnego i podstawowe zadania bezpieczeństwa, pozwalając Twojemu zespołowi skupić się na operacjach specyficznych dla Kubernetes. To połączenie funkcji zapewnia solidną podstawę do utrzymania klastrów Kubernetes o wysokiej dostępności.

Wniosek

Każdy wybór projektowy i każdy krok operacyjny przyczyniają się do stworzenia niezawodnego klastra Kubernetes. Zbudowanie wysoce dostępnej konfiguracji Kubernetes wymaga przemyślanego planowania, solidnego wykonania i ciągłej konserwacji, aby zachować zarówno jej odporność, jak i wydajność.

Wybór odpowiedniej topologii i skonfigurowanie niezawodnego modułu równoważenia obciążenia zapewniają nieprzerwany dostęp do API. Dla wielu organizacji model płaszczyzny sterowania (CPL) ze stosem zapewnia dobrą równowagę między prostotą a niezawodnością. Narzędzia takie jak kubeadm ułatwiają wdrażanie i pomagają efektywnie zarządzać certyfikatami.

Sukces operacyjny zależy od proaktywnego monitorowania, regularnych testów awaryjnych oraz projektowania aplikacji z funkcjami takimi jak budżety na zakłócenia w podsystemach (Pod Disruption Budgets) i reguły antypowinowactwa. Te środki pomagają utrzymać obciążenia na stabilnym poziomie podczas awarii infrastruktury, zapewniając niezawodną wydajność.

Globalna infrastruktura Serverion dodaje kolejny poziom niezawodności do tej strategii. Oferując różnorodność geograficzną i zaawansowane opcje odzyskiwania po awarii, w połączeniu z serwerami dedykowanymi, pomagają utrzymać spójną wydajność płaszczyzny sterowania w wielu centrach danych.

Często zadawane pytania

Jaka jest różnica między konfiguracją stosową a zewnętrzną etcd w Kubernetes i jak wybrać najlepszą konfigurację dla mojego klastra?

Kluczowa różnica pomiędzy ułożone w stos i zewnętrzny etcd Konfiguracje zależą od tego, gdzie działa baza danych etcd i jak jest zarządzana. W konfiguracji stosowej etcd działa na tych samych węzłach, co komponenty płaszczyzny sterowania Kubernetes. Ta metoda jest łatwiejsza do wdrożenia i tańsza, ale wiąże się z pewnym kompromisem: awaria węzła może wpłynąć zarówno na płaszczyznę sterowania, jak i etcd, potencjalnie powodując znaczne zakłócenia.

Z kolei zewnętrzna topologia etcd umieszcza etcd na oddzielnych, dedykowanych maszynach. Takie podejście zwiększa odporność i wydajność, szczególnie w przypadku większych klastrów lub klastrów klasy produkcyjnej. Wiąże się to jednak z większą złożonością konfiguracji i bieżącej konserwacji.

W przypadku mniejszych lub mniej krytycznych środowisk Kubernetes, konfiguracja stosowa zazwyczaj spełnia wymagania. Jednak w przypadku klastrów produkcyjnych o dużej skali lub wysokiej dostępności, preferowaną opcją dla zachowania niezawodności i stabilności jest zewnętrzny etcd.

Jakie są najlepsze praktyki monitorowania i utrzymywania wysoce dostępnego klastra Kubernetes w celu osiągnięcia założonych celów dotyczących czasu sprawności?

Aby zapewnić płynne działanie klastra Kubernetes i spełnić oczekiwania dotyczące dostępności, należy monitorować trzy kluczowe warstwy: infrastruktura, platforma, I aplikacjeNarzędzia takie jak Prometheus pomogą Ci śledzić kluczowe wskaźniki, a Grafana ułatwi wizualizację danych. Zwróć szczególną uwagę na wskaźniki takie jak użycie procesora, zużycie pamięci, restarty podów i wskaźniki błędów. Skonfigurowanie alertów pozwoli Ci szybko wykryć i rozwiązać wszelkie problemy, zanim się nasilą.

Konfigurując klaster, stosuj się do najlepszych praktyk. Włącz kontrola dostępu oparta na rolach (RBAC) Aby skutecznie zarządzać uprawnieniami, organizować zasoby w przestrzenie nazw dla lepszej struktury oraz wdrażać wiele węzłów płaszczyzny sterowania z modułami równoważenia obciążenia, aby zwiększyć odporność na błędy. Regularne aktualizacje do najnowszej wersji Kubernetes i planowanie proaktywnej konserwacji są równie ważne. Te działania nie tylko skracają przestoje, ale także zapewniają skalowalność klastra, dostosowaną do potrzeb biznesowych.

Jak mogę zaprojektować aplikacje pod kątem wysokiej dostępności w klastrze Kubernetes?

Aby zapewnić płynne działanie aplikacji w klastrze Kubernetes, zacznij od konfiguracji wiele replik Twojej aplikacji za pośrednictwem wdrożeń Kubernetes. Rozkłada to obciążenie i zapewnia, że Twoja aplikacja może bez przeszkód obsługiwać awarie kontenerów.

Innym pomocnym narzędziem jest Budżet na zakłócenia w podachTa funkcja pomaga utrzymać minimalną liczbę aktywnych kontenerów podczas aktualizacji lub konserwacji, skracając czas przestoju. Aby uzyskać jeszcze większą niezawodność, wdróż klaster w wielu lokalizacjach. wiele stref lub regionówTaka konfiguracja zabezpiecza Twoje aplikacje przed lokalnymi awariami i zwiększa redundancję.

Dzięki tym metodom Twoja konfiguracja Kubernetes będzie bardziej odporna, gwarantując stabilną wydajność nawet w przypadku zakłóceń.

Powiązane wpisy na blogu

• Odporne na błędy przechowywanie danych strumieniowych: podstawy
• Testowanie awaryjne bazy danych: kluczowe kroki
• Konfiguracja NGINX dla DevOps: sztuczka Serverion na wdrożenia bez przestojów
• Automatyczne skalowanie obciążeń Kubernetes