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部署使用本地数据并跨云缩放的混合应用

此解决方案指南介绍如何部署跨 Azure 和 Azure Stack Hub 并使用单个本地数据源的混合应用。

使用混合云解决方案，可以结合私有云在合规性方面的优势与公有云的可伸缩性。 开发人员还可以利用 Microsoft 开发人员生态系统在云和本地环境中应用他们的技能。

概述和假设

遵循本教程设置工作流，让开发人员将相同的 Web 应用部署到公有云和私有云。 此应用可以访问私有云中托管的、无法通过 Internet 路由的网络。 这些 Web 应用受到监视；出现流量高峰时，某个程序会修改 DNS 记录，以将流量重定向到公有云。 如果流量下降到高峰出现之前的水平，则流量将路由回到私有云。

本教程涵盖以下任务：

• 部署混合连接的 SQL Server 数据库服务器。
• 将全局 Azure 中的 Web 应用连接到混合网络。
• 为跨云缩放配置 DNS。
• 为跨云缩放配置 SSL 证书。
• 配置并部署 Web 应用。
• 创建流量管理器配置文件，并根据跨云缩放对其进行配置。
• 针对增大的流量设置 Application Insights 监视和警报。
• 配置全局 Azure 与 Azure Stack Hub 之间的自动流量切换。

提示

Microsoft Azure Stack Hub 是 Azure 的扩展。 Azure Stack Hub 将云计算的灵活性和创新性带入你的本地环境，并支持唯一的混合云，以允许你在任何地方构建和部署混合应用。

混合应用设计注意事项一文回顾了设计、部署和运行混合应用所需的软件质量要素（位置、可伸缩性、可用性、复原能力、可管理性和安全性）。 这些设计注意事项有助于优化混合应用设计，从而最大限度地减少生产环境中的难题。

假设

此教程假设你了解全局 Azure 和 Azure Stack Hub 的基本知识。 若要在开始本教程之前了解详细信息，请查看以下文章：

• Azure 简介
• Azure Stack Hub 的重要概念

本教程还假设你有一个 Azure 订阅。 如果没有订阅，请在开始前创建一个免费帐户。

先决条件

在开始此解决方案之前，请确保符合以下要求：

• Azure Stack 开发工具包 (ASDK) 或 Azure Stack Hub 集成系统的订阅。 若要部署 ASDK，请按照使用安装程序部署 ASDK 中的说明进行操作。

• Azure Stack Hub 安装中应包含以下组件：

  • Azure 应用服务。 请与 Azure Stack Hub 操作员协作，在环境中部署并配置 Azure 应用服务。 在本教程中，应用服务必须至少有一 (1) 个可用的专用辅助角色。
  • Windows Server 2016 映像。
  • 包含 Microsoft SQL Server 映像的 Windows Server 2016。
  • 相应的计划和产品/服务。
  • Web 应用的域名。 如果没有域名，可以从 GoDaddy、Bluehost 和 InMotion 等域提供商处购买一个。

• LetsEncrypt 等受信任的证书颁发机构颁发的用于你的域的 SSL 证书。

• 与 SQL Server 数据库通信且支持 Application Insights 的 Web 应用。 可以从 GitHub 下载 dotnetcore-sqldb-tutorial 示例应用。

• Azure 虚拟网络与 Azure Stack Hub 虚拟网络之间的混合网络。 有关详细说明，请参阅使用 Azure 和 Azure Stack Hub 配置混合云连接。

• Azure Stack Hub 中包含专用生成代理的混合持续集成/持续部署 (CI/CD) 管道。 有关详细说明，请参阅使用 Azure 和 Azure Stack Hub 应用配置混合云标识

部署混合连接的 SQL Server 数据库服务器

1. 登录到 Azure Stack Hub 用户门户。

2. 在“仪表板”中选择“市场”。

   

3. 在“市场”中选择“计算”，然后选择“更多”。 在“更多”下面，选择“免费 SQL Server 许可证: Windows Server 上的 SQL Server 2017 Developer”映像。

   

4. 在“免费 SQL Server 许可证: Windows Server 上的 SQL Server 2017 Developer”中，选择“创建”。

5. 在“基本信息”>“配置基本设置”中，提供虚拟机 (VM) 的名称、SQL Server SA 的用户名，以及 SA 的密码。 在“订阅”下拉列表中，选择要部署到的订阅。 对于“资源组”，请使用“选择现有项”，并将 VM 放到 Azure Stack Hub Web 应用所在的同一资源组中。

   

6. 在“大小”下面，选择 VM 的大小。 对于本教程，建议使用 A2_Standard 或 DS2_V2_Standard。

7. 在“设置”>“配置可选功能”下面配置以下设置：

   • 存储帐户：根据需要创建新帐户。

   • 虚拟网络：

     重要

     请务必将 SQL Server VM 部署到 VPN 网关所在的同一虚拟网络中。

   • 公共 IP 地址：使用默认设置。

   • 网络安全组：(NSG)。 创建新 NSG。

   • 扩展和监视：保留默认设置。

   • 诊断存储帐户：根据需要创建新帐户。

   • 选择“确定”以保存配置。

     

8. 在“SQL Server 设置”下面配置以下设置：

   • 对于“SQL 连接”，选择“公共(Internet)” 。

   • 对于“端口”，请保留默认值 1433。

   • 对于“SQL 身份验证”，请选择“启用”。

     注意

     启用 SQL 身份验证时，应会自动填充在“基本信息”中配置的“SQLAdmin”信息。

   • 对于剩余的设置，请保留默认值。 选择“确定” 。

     

9. 在“摘要”上，查看 VM 配置，然后选择“确定”以开始部署 。

   

10. 创建新 VM 需要花费一段时间。 可以在“虚拟机”中查看 VM 的状态。

    

在 Azure 和 Azure Stack Hub 中创建 Web 应用

Azure 应用服务简化了运行和管理 Web 应用的过程。 由于 Azure Stack Hub 与 Azure 相一致，因此，应用服务可在这两个环境中运行。 你将使用应用服务来托管应用。

创建 Web 应用

1. 遵照在 Azure 中管理应用服务计划中的说明，在 Azure 中创建 Web 应用。 请务必将 Web 应用放到混合网络所在的同一订阅和资源组中。

2. 在 Azure Stack Hub 中重复上述步骤 (1)。

为 Azure Stack Hub 添加路由

Azure Stack Hub 上的应用服务必须可从公共 Internet 进行路由，使用户能够访问你的应用。 如果 Azure Stack Hub 可从 Internet 访问，请记下 Azure Stack Hub Web 应用的面向公众的 IP 地址或 URL。

如果使用 ASDK，则可以配置静态 NAT 映射，以便在虚拟环境外部公开应用服务。

将 Azure 中的 Web 应用连接到混合网络

若要让 Azure 中的 Web 前端与 Azure Stack Hub 中的 SQL Server 数据库相互连接，必须将 Web 应用连接到 Azure 与 Azure Stack Hub 之间的混合网络。 若要启用连接，必须：

• 配置点到站点连接。
• 配置 Web 应用。
• 修改 Azure Stack Hub 中的本地网络网关。

为点到站点连接配置 Azure 虚拟网络

在混合网络中，Azure 端的虚拟网络网关必须允许点到站点连接，以便与 Azure 应用服务集成。

1. 在 Azure 门户中，转到虚拟网络网关页。 在“设置”下面，选择“点到站点配置”。

   

2. 选择“立即配置”以配置点到站点连接。

   

3. 在“点到站点”配置页上的“地址池”中，输入要使用的专用 IP 地址范围。

   注意

   确保指定的范围不与混合网络的全局 Azure 或 Azure Stack Hub 组件中的子网使用的任何地址范围重叠。

   在“隧道类型”下面，取消选中“IKEv2 VPN”。 选择“保存”完成点到站点配置。

   

将 Azure 应用服务应用与混合网络集成

1. 若要将应用连接到 Azure VNet，请遵照网关所需的 VNet 集成中的说明操作。

2. 转到托管 Web 应用的应用服务计划的“设置”。 在“设置”中，选择“网络”。

   

3. 在“VNET 集成”中，选择“单击此处进行管理”。

   

4. 选择要配置的 VNET。 在“路由到 VNET 的 IP 地址”下面，输入 Azure VNet、Azure Stack Hub VNet 和点到站点地址空间的 IP 地址范围。 选择“保存”以验证并保存这些设置。

   

若要详细了解应用服务如何与 Azure VNet 集成，请参阅将应用与 Azure 虚拟网络集成。

配置 Azure Stack Hub 虚拟网络

需将 Azure Stack Hub 虚拟网络中的本地网络网关配置为路由来自应用服务点到站点地址范围的流量。

1. 在 Azure Stack Hub 门户中，转到“本地网络网关”。 在“设置”下，选择“配置” 。

   

2. 在“地址空间”中，输入 Azure 中虚拟网络网关的点到站点地址范围。

   

3. 选择“保存”以验证并保存配置。

为跨云缩放配置 DNS

通过为跨云应用正确配置 DNS，用户可以访问 Web 应用的全局 Azure 和 Azure Stack Hub 实例。 本教程中的 DNS 配置还可让 Azure 流量管理器在负载增加或减少时路由流量。

本教程使用 Azure DNS 来管理 DNS，因为应用服务域无法正常运行。

创建子域

由于流量管理器依赖于 DNS CNAME，因此需要使用子域来正确将流量路由到终结点 有关 DNS 记录和域映射的详细信息，请参阅使用流量管理器映射域。

对于 Azure 终结点，需要创建一个可让用户用来访问你的 Web 应用的子域。 在本教程中可以使用 app.northwind.com，但应根据自己的域自定义此值。

此外，需要为 Azure Stack Hub 终结点创建包含 A 记录的子域。 可以使用 azurestack.northwind.com。

在 Azure 中配置自定义域

1. 通过将 CNAME 映射到 Azure 应用服务，将 app.northwind.com 主机名添加到 Azure Web 应用。

在 Azure Stack Hub 中配置自定义域

1. 通过将 A 记录映射到 Azure 应用服务，将 azurestack.northwind.com 主机名添加到 Azure Stack Hub Web 应用。 将可通过 Internet 路由的 IP 地址用于应用服务应用。

2. 通过将 CNAME 映射到 Azure 应用服务，将 app.northwind.com 主机名添加到 Azure Stack Hub Web 应用。 使用在前一步骤 (1) 中配置的主机名作为 CNAME 的目标。

为跨云缩放配置 SSL 证书

必须确保 Web 应用收集的敏感数据在传输到 SQL 数据库以及存储在该数据库中时受到保护。

将 Azure 和 Azure Stack Hub Web 应用配置为对所有传入流量使用 SSL 证书。

将 SSL 添加到 Azure 和 Azure Stack Hub

将 SSL 添加到 Azure：

1. 确保获取的 SSL 证书对于创建的子域有效。 （也可以使用通配符证书。）

2. 在 Azure 门户中，按照 将现有 SSL 证书绑定到 Azure Web 应用一文中的“准备 Web 应用”和“绑定 SSL 证书”部分的指导操作。 为“SSL 类型”选择“基于 SNI 的 SSL”。

3. 将所有流量重定向到 HTTPS 端口。 遵照将现有的自定义 SSL 证书绑定到 Azure Web 应用一文的“强制实施 HTTPS”部分的说明操作。

将 SSL 添加到 Azure Stack Hub：

1. 使用 Azure Stack Hub 门户，重复你用于 Azure 的第 1-3 步。

配置并部署 Web 应用

你将配置应用代码，以向正确的 Application Insights 实例报告遥测，并使用正确的连接字符串配置 Web 应用。 若要详细了解 Application Insights，请参阅什么是 Application Insights？

添加 Application Insights

1. 在 Microsoft Visual Studio 中打开 Web 应用。

2. 向项目中添加 Application Insights，以传输在 Web 流量增加或减少时 Application Insights 用于创建警报的遥测。

配置动态连接字符串

Web 应用的每个实例都会使用不同的方法连接到 SQL 数据库。 Azure 中的应用使用 SQL Server VM 的专用 IP 地址，而 Azure Stack Hub 中的应用使用 SQL Server VM 的公共 IP 地址。

注意

在 Azure Stack Hub 集成系统上，公共 IP 地址不应是可通过 Internet 路由的 IP 地址。 在 ASDK 上，公共 IP 地址不可在 ASDK 外部路由。

可以使用应用服务环境变量将不同的连接字符串传递给应用的每个实例。

1. 在 Visual Studio 中打开应用。

2. 打开 Startup.cs 并找到以下代码块：

   services.AddDbContext<MyDatabaseContext>(options =>
       options.UseSqlite("Data Source=localdatabase.db"));
   

3. 将前面的代码块替换为以下代码，此代码使用在 appsettings.json 文件中定义的连接字符串：

   services.AddDbContext<MyDatabaseContext>(options =>
       options.UseSqlServer(Configuration.GetConnectionString("MyDbConnection")));
    // Automatically perform database migration
    services.BuildServiceProvider().GetService<MyDatabaseContext>().Database.Migrate();
   

配置应用服务应用设置

1. 创建适用于 Azure 和 Azure Stack Hub 的连接字符串。 在这些字符串中，除使用的 IP 地址外，其余部分应该相同。

2. 在 Azure 和 Azure Stack Hub 中，使用 SQLCONNSTR\_ 作为名称中的前缀，添加相应的连接字符串作为 Web 应用中的应用设置。

3. 保存 Web 应用设置并重启应用。

在全局 Azure 中启用自动缩放

在应用服务环境中创建 Web 应用时，它最初有一个实例。 可通过自动横向扩展来添加实例，以便为应用提供更多的计算资源。 同样，可以自动缩减并减少应用所需的实例数。

注意

需要创建应用服务计划来配置横向扩展和缩减。 如果没有计划，请在开始执行后续步骤之前创建一个计划。

启用自动横向扩展

1. 在 Azure 门户中，找到你想横向扩展的站点的应用服务计划，然后选择“横向扩展(应用服务计划)”。

   

2. 选择“启用自动缩放”。

   

3. 在“自动缩放设置名称”中输入名称。 对于“默认”自动缩放规则，请选择“基于指标缩放”。 将“实例限制”设置为“最小值: 1”、“最大值: 10”和“默认值: 1”。

   

4. 选择“+添加规则” 。

5. 在“指标源”中，选择“当前资源”。 对规则使用以下条件和操作。

条件

1. 在“时间聚合”下面，选择“平均”。

2. 在“指标名称”下面，选择“CPU 百分比”。

3. 在“运算符”下面，选择“大于”。

   • 将“阈值”设置为 50。
   • 将“持续时间”设置为 10。

操作

1. 在“操作”下面，选择“计数增量”。

2. 将“实例计数”设置为 2。

3. 将“冷却时间”设置为 5。

4. 选择“添加” 。

5. 选择“+添加规则” 。

6. 在“指标源”中，选择“当前资源”。

   注意

   当前资源将包含应用服务计划的名称/GUID，并且“资源类型”和“资源”下拉列表将不可用 。

启用自动横向缩减

当流量减少时，Azure Web 应用可以自动减少活动实例的数目，以降低成本。 此操作的力度不如横向扩展，并可尽量降低对应用用户造成的影响。

1. 转到“默认”横向扩展条件，然后选择“+ 添加规则” 。 对规则使用以下条件和操作。

条件

1. 在“时间聚合”下面，选择“平均”。

2. 在“指标名称”下面，选择“CPU 百分比”。

3. 在“运算符”下面，选择“小于”。

   • 将“阈值”设置为 30。
   • 将“持续时间”设置为 10。

操作

1. 在“操作”下面，选择“计数减量”。

   • 将“实例计数”设置为 1。
   • 将“冷却时间”设置为 5。

2. 选择“添加” 。

创建流量管理器配置文件并配置跨云缩放

使用 Azure 门户创建流量管理器配置文件，然后配置终结点以启用跨云缩放。

创建流量管理器配置文件

1. 选择“创建资源”。

2. 选择“网络” 。

3. 选择“流量管理器配置文件”并配置以下设置：

   • 在“名称”中，输入配置文件的名称。 此名称在 trafficmanager.net 区域中必须是唯一的，并且用于创建新的 DNS 名称（例如 northwindstore.trafficmanager.net）。
   • 对于“路由方法”，请选择“加权”。
   • 对于“订阅”，请选择要在其中创建此配置文件的订阅。
   • 在“资源组”中，为此配置文件创建新的资源组。
   • 在资源组位置中，选择资源组的位置。 此设置指的是资源组的位置，对全局部署的流量管理器配置文件没有影响。

4. 选择“创建” 。

   

   流量管理器配置文件的全局部署完成后，会显示在它所属的资源组的资源列表中。

添加流量管理器终结点

1. 搜索创建的流量管理器配置文件。 如果已导航到配置文件的资源组，请选择该配置文件。

2. 在“流量管理器配置文件”中的“设置”下面，选择“终结点” 。

3. 选择“添加” 。

4. 在“添加终结点”中，对 Azure Stack Hub 使用以下设置：

   • 对于“类型”，请选择“外部终结点”。
   • 为终结点输入名称。
   • 对于“完全限定的域名(FQDN)或 IP”，请输入 Azure Stack Hub Web 应用的外部 URL。
   • 对于“权重”，请保留默认值 1。 如果此终结点处于正常状态，此权重会使所有流量转到此终结点。
   • 将“添加为已禁用”保持未选中状态。

5. 选择“确定”保存 Azure Stack Hub 终结点。

接下来将配置 Azure 终结点。

1. 在“流量管理器配置文件”中选择“终结点”。

2. 选择“+添加” 。

3. 在“添加终结点”中，对 Azure 使用以下设置：

   • 对于“类型”，请选择“Azure 终结点”。
   • 为终结点输入名称。
   • 对于“目标资源类型”，请选择“应用服务”。
   • 对于“目标资源”，请选择“选择应用服务”以查看同一订阅中的 Web 应用列表。
   • 在“资源” 中，选取要添加为第一个终结点的应用服务。
   • 对于“权重”，请选择 2。 如果主要终结点不正常，或者触发的某个规则/警报会重定向流量，则此设置会使所有流量转到此终结点。
   • 将“添加为已禁用”保持未选中状态。

4. 选择“确定”保存 Azure 终结点。

配置这两个终结点之后，选择“终结点”时，它们会列在“流量管理器配置文件”中。 以下屏幕截图中的示例显示了两个终结点及其状态和配置信息。

在 Azure 中设置 Application Insights 监视和警报

Azure Application Insights 可让你监视应用，并根据配置的条件发送警报。 部分示例包括：应用不可用、遇到故障或出现性能问题。

你将使用 Azure Application Insights 指标创建警报。 这些警报触发时，Web 应用的实例将自动从 Azure Stack Hub 切换到 Azure 以进行扩展，然后切换回到 Azure Stack Hub 以进行缩减。

从指标创建警报

在 Azure 门户中，转到本教程的资源组，然后选择 Application Insights 实例以打开“Application Insights”。

你将使用此视图创建横向扩展警报和横向缩减警报。

创建扩展警报

1. 在“配置”下，选择“警报(经典)”。

2. 选择“添加指标警报(经典)” 。

3. 在“添加规则”中配置以下设置：

   • 对于“名称”，请输入“突发到 Azure 云”。
   • “说明”是可选字段。
   • 在“源”>“警报依据”下，选择“指标”。
   • 在“条件”下，选择你的订阅、流量管理器配置文件的资源组，以及资源的流量管理器配置文件名称。

4. 对于“指标”，请选择“请求速率”。

5. 对于“条件”，请选择“大于”。

6. 对于“阈值”，请输入 2。

7. 对于“时段”，请选择“过去 5 分钟”。

8. 在“通知方式”下：

   • 选中“电子邮件所有者、参与者和阅读者”对应的复选框。
   • 在“其他管理员电子邮件”中输入你的电子邮件地址。

9. 在菜单栏上选择“保存”。

创建横向缩减警报

1. 在“配置”下，选择“警报(经典)”。

2. 选择“添加指标警报(经典)” 。

3. 在“添加规则”中配置以下设置：

   • 对于“名称”，请输入“重新缩减至 Azure Stack Hub”。
   • “说明”是可选字段。
   • 在“源”>“警报依据”下，选择“指标”。
   • 在“条件”下，选择你的订阅、流量管理器配置文件的资源组，以及资源的流量管理器配置文件名称。

4. 对于“指标”，请选择“请求速率”。

5. 对于“条件”，请选择“小于”。

6. 对于“阈值”，请输入 2。

7. 对于“时段”，请选择“过去 5 分钟”。

8. 在“通知方式”下：

   • 选中“电子邮件所有者、参与者和阅读者”对应的复选框。
   • 在“其他管理员电子邮件”中输入你的电子邮件地址。

9. 在菜单栏上选择“保存”。

以下屏幕截图显示了横向扩展和横向缩减警报。

在 Azure 与 Azure Stack Hub 之间重定向流量

可以在 Azure 与 Azure Stack Hub 之间配置手动或自动切换 Web 应用流量。

配置 Azure 与 Azure Stack Hub 之间的手动切换

当网站达到配置的阈值时，你会收到警报。 使用以下步骤将流量手动重定向到 Azure。

1. 在 Azure 门户中，选择你的流量管理器配置文件。

   

2. 选择“终结点”。

3. 选择“Azure 终结点”。

4. 在“状态”下面，依次选择“已启用”、“保存”。

   

5. 在流量管理器配置文件的“终结点”中，选择“外部终结点”。

6. 在“状态”下面，依次选择“已禁用”、“保存”。

   

配置终结点之后，应用流量将转到 Azure 横向扩展 Web 应用，而不是 Azure Stack Hub Web 应用。

若要将流量回送到 Azure Stack Hub，请使用上述步骤执行以下操作：

• 启用 Azure Stack Hub 终结点。
• 禁用 Azure 终结点。

配置 Azure 与 Azure Stack Hub 之间的自动切换

如果应用在 Azure Functions 提供的无服务器环境中运行，则你还可以使用 Application Insights 监视。

在此方案中，可将 Application Insights 配置为使用调用函数应用的 Webhook。 此应用会自动启用或禁用某个终结点来响应警报。

参考以下步骤配置自动流量切换。

1. 创建 Azure 函数应用。

2. 创建 HTTP 触发的函数。

3. 导入适用于资源管理器、Web 应用和流量管理器的 Azure SDK。

4. 开发执行以下操作的代码：

   • 对 Azure 订阅进行身份验证。
   • 使用参数切换流量管理器终结点，以将流量定向到 Azure 或 Azure Stack Hub。

5. 保存代码，并将包含相应参数的函数应用的 URL 添加到 Application Insights 警报规则设置的 Webhook 节。

6. 当 Application Insights 警报激发时，流量将自动重定向。

后续步骤：

• 无服务器计算
• 使用 Azure 和 Azure Stack Hub 应用配置混合云标识
• 将现有的自定义 SSL 证书绑定到 Azure Web 应用

相关资源

• 若要详细了解 Azure 云模式，请参阅云设计模式。

请参阅以下其他混合部署指南：

• 使用 Azure 和 Azure Stack Hub 配置混合云连接
• 为 Azure 和 Azure Stack Hub 应用配置混合云标识
• 在 Azure Stack Hub 上部署高可用性 Kubernetes 群集