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Visão geral da solução de alta disponibilidade ativa-ativa recomendada para o AKS (Serviço de Kubernetes do Azure)

  • Artigo

Quando você cria um aplicativo no AKS (Serviço de Kubernetes do Azure) e escolhe uma região do Azure durante a criação de recursos, ele é um aplicativo de região única. No caso de um desastre que faça com que a região fique indisponível, seu aplicativo também ficará indisponível. Se você criar uma implantação idêntica em uma região secundária do Azure, o aplicativo ficará menos suscetível a um desastre em uma só região, garantindo a continuidade dos negócios. Além disso, a replicação de dados entre as regiões permite que você recupere o último estado de aplicativo.

Embora existam vários padrões que podem fornecer capacidade de recuperação para uma solução do AKS, este guia descreve a solução de alta disponibilidade ativa-ativa recomendada para o AKS. Nessa solução, implantamos dois clusters do AKS independentes e idênticos em duas regiões emparelhadas do Azure com ambos os clusters atendendo ativamente ao tráfego.

Observação

O caso de uso a seguir pode ser considerado uma prática padrão no AKS. Ele foi revisado internamente e examinado em conjunto com nossos parceiros da Microsoft.

Visão geral da solução de alta disponibilidade ativa-ativa

Esta solução depende de dois clusters do AKS idênticos configurados para atender ativamente ao tráfego. Você coloca um gerenciador de tráfego global, como o Azure Front Door, protegendo os dois clusters para distribuir o tráfego entre eles. É preciso configurar os clusters de maneira consistente para hospedar uma instância de todos os aplicativos necessários para que a solução funcione.

As zonas de disponibilidade são outra maneira de garantir alta disponibilidade e tolerância a falhas para o cluster do AKS na mesma região. As zonas de disponibilidade permitem distribuir os nós de cluster em vários locais isolados em uma região do Azure. Dessa forma, se uma zona ficar inoperante devido a uma interrupção de energia, falha de hardware ou problema de rede, o cluster poderá continuar sendo executado e atendendo aos seus aplicativos. As zonas de disponibilidade também aprimoram o desempenho e a escalabilidade do cluster, reduzindo a latência e a contenção entre os nós. Para configurar zonas de disponibilidade para o cluster do AKS, você precisa especificar os números de zona ao criar ou atualizar os pools de nós. Para saber mais, veja O que são as zonas de disponibilidade do Azure?

Observação

Muitas regiões dão suporte às zonas de disponibilidade. Considere o uso das regiões com as zonas de disponibilidade para fornecer mais resiliência e disponibilidade para suas cargas de trabalho. Para obter mais informações, veja Recuperar-se de uma interrupção de serviço em toda a região.

Cenários e configurações

Essa solução é mais bem implementada durante a hospedagem de aplicativos sem estado e/ou com outras tecnologias também implantadas nas duas regiões, como a escala horizontal. Em cenários em que o aplicativo hospedado depende de recursos, como bancos de dados, que estão ativamente em apenas uma região, recomendamos implementar uma solução ativa-passiva para possíveis economias de custos, pois a opção ativa-passiva tem mais tempo de inatividade do que a ativa-ativa.

Componentes

A solução de alta disponibilidade ativa-ativa usa vários serviços do Azure. Esta seção aborda apenas os componentes exclusivos dessa arquitetura de vários clusters. Para obter mais informações sobre os componentes restantes, veja a arquitetura de linha de base do AKS.

Vários clusters e regiões: você implanta vários clusters do AKS, cada um em uma região separada do Azure. Durante operações normais, a configuração do Azure Front Door roteia o tráfego de rede entre todas as regiões. Se uma região ficar indisponível, o tráfego será roteado para uma região com o tempo de carregamento mais rápido para o usuário.

Rede hub-spoke por região: um par de redes hub-spoke regional é implantado para cada instância regional do AKS. As políticas do Gerenciador de Firewall do Azure gerenciam as políticas de firewall em todas as regiões.

Repositório de chaves regionais: você provisiona o Azure Key Vault em cada região para armazenar valores confidenciais e chaves específicas da instância do AKS e dos serviços de suporte encontrados nessa região.

Azure Front Door: o Azure Front Door balanceia a carga e roteia o tráfego para uma instância regional do Gateway de Aplicativo do Azure, que protege cada cluster do AKS. O Azure Front Door permite o roteamento global de camada sete.

Log Analytics: as instâncias regionais do Log Analytics são usadas para armazenar as métricas de rede regionais e os logs de diagnóstico. Uma instância compartilhada armazena as métricas e os logs de diagnóstico para todas as instâncias do AKS.

Registro de Contêiner: as imagens de contêiner da carga de trabalho são armazenadas em um registro de contêiner gerenciado. Com essa solução, uma só instância do Registro de Contêiner do Azure é usada para todas as instâncias do Kubernetes no cluster. A replicação geográfica do Registro de Contêiner do Azure permite que você replique as imagens nas regiões selecionadas do Azure e fornece acesso contínuo às imagens, mesmo que uma região enfrente uma interrupção.

Processo de failover

Se um componente de serviço ou um serviço ficar indisponível em uma região, o tráfego deverá ser roteado para uma região em que esse serviço esteja disponível. Uma arquitetura de várias regiões inclui muitos pontos de falha diferentes. Nesta seção, abordaremos os possíveis pontos de falha.

Pods de aplicativo (regionais)

Um objeto de implantação do Kubernetes cria várias réplicas de um pod (ReplicaSet). Se uma delas não está disponível, o tráfego é roteado entre as réplicas restantes. O ReplicaSet do Kubernetes tenta manter o número especificado de réplicas em funcionamento. Se uma instância ficar inoperante, uma nova instância deverá ser recriada. As investigações de atividade podem verificar o estado do aplicativo ou do processo em execução no pod. Se o pod não responder, a investigação de atividade removerá o pod, o que força o ReplicaSet a criar outra instância.

Para obter mais informações, confira ReplicaSet de Kubernetes.

Pods de aplicativo (globais)

Quando uma região inteira fica indisponível, os pods no cluster não estão mais disponíveis para atender às solicitações. Nesse caso, a instância do Azure Front Door roteia todo o tráfego para as regiões íntegras restantes. Os clusters e os pods do Kubernetes nessas regiões continuam atendendo às solicitações. Para compensar o aumento do tráfego e das solicitações para o cluster restante, tenha em mente as seguintes diretrizes:

  • Verifique se os recursos de rede e de computação têm o tamanho certo para absorver qualquer aumento repentino no tráfego devido ao failover de região. Por exemplo, ao usar a CNI (Adaptador de Rede de Contêiner) do Azure, verifique se você tem uma sub-rede que pode dar suporte a todos os IPs do pod com uma carga de tráfego em pico.
  • Use o Dimensionador Automático de Pod Horizontal para aumentar a contagem de réplicas de pod, a fim de compensar o aumento da demanda regional.
  • Use o Dimensionador Automático de Cluster do AKS para aumentar a contagem de nós da instância do Kubernetes, a fim de compensar o aumento da demanda regional.

Pools de nós do Kubernetes (regionais)

Ocasionalmente, uma falha localizada pode ocorrer para calcular recursos, por exemplo, a energia fica indisponível para um só rack de servidores do Azure. Para proteger os nós do AKS de se tornarem uma falha regional de ponto único, use as Zonas de Disponibilidade do Azure. As zonas de disponibilidade garantirão que os nós do AKS em cada zona de disponibilidade estejam fisicamente separados daqueles definidos em outras zonas de disponibilidades.

Pools de nós do Kubernetes (globais)

Em uma falha regional completa, o Azure Front Door roteia o tráfego para as regiões íntegras restantes. Novamente, lembre-se de compensar o aumento do tráfego e das solicitações para o cluster restante.

Estratégia de teste de failover

Embora não haja mecanismos atualmente disponíveis no AKS para interromper uma região inteira da implantação para fins de teste, o Azure Chaos Studio oferece a capacidade de criar um teste de caos no seu cluster.

Próximas etapas

Se você estiver considerando uma solução diferente, consulte os seguintes artigos: