在 Azure Kubernetes 服务 (AKS) 中配置可用性区域

Availability zones可帮助保护应用程序和数据免受数据中心故障的影响。 区域是Azure区域中的唯一物理位置。 每个区域包括一个或多个配备独立电源、冷却和网络的数据中心。

使用可用性区域的Azure Kubernetes 服务 (AKS)在单个区域内将资源物理分布到不同的可用性区域，从而提高可靠性。 在多个区域中部署节点不会产生额外的费用。 本文介绍如何使用 Azure CLI 或 Terraform 配置 AKS 资源以使用可用性区域。

先决条件

• 有效的 Azure 订阅。 如果没有Azure订阅，请在开始前创建 Trial。

• 使用 az account set 命令设置订阅上下文。 例如：

  az account set --subscription "00000000-0000-0000-0000-000000000000"
  

• Azure CLI安装和配置。 有关安装说明，请参阅 install Azure CLI。

• 已安装 kubectl 。 您可以使用 az aks install-cli 命令在本地安装它。

限制和注意事项

在 AKS 中使用可用性区域时，请记住以下限制和注意事项：

• 查看 AKS 中的配额、虚拟机大小限制和区域可用性。
• 大多数Azure区域都支持可用性区域。 有关详细信息，请参阅 Azure 区域的 List。
• 创建节点池后 ，无法更改 可用性区域的数量。 若要更改可用性区域数，必须创建具有所需区域数的新节点池，并将工作负荷迁移到新的节点池。

AKS 群集组件

下图显示了 AKS 群集的各个组件，包括由 Microsoft 托管的 AKS 组件和 Azure 订阅中的 AKS 组件：

AKS 控制平面

Microsoft托管 AKS 控制平面、Kubernetes API 服务器和服务（如 scheduler 和 etcd）作为托管服务。 Microsoft将控制平面复制到多个区域。

群集的其他资源部署在Azure订阅中的托管资源组中。 默认情况下，此资源组的前缀为 MC_ （对于 托管群集），并包含以下部分中介绍的资源。

节点池

节点池在 Azure 订阅中作为虚拟机规模集创建。

创建 AKS 群集时，需要一个 系统节点池。 将自动创建此节点池，并托管关键系统 Pod，例如 CoreDNS 和 metrics-server。 可以将更多 user 节点池添加到 AKS 群集以托管应用程序。

可以通过三种方式部署节点池： 区域跨区域、 区域对齐或 区域 （不使用可用性区域）。

下图显示了这三种模型中每个可用性区域中节点的分布情况：

创建群集或节点池时，系统会配置系统节点池区域。

跨区域节点池

在跨区域节点池中，节点分布在所有所选区域。 AKS 自动平衡区域之间的节点数。 如果发生区域中断，则受影响区域中的节点可能会受到影响，但其他可用性区域中的节点仍不受影响。

区域对齐节点池

在此配置中，每个节点都与特定区域对齐（固定）。 当需要 降低节点之间的延迟、更精细地控制缩放操作或使用 群集自动缩放程序时，可以使用此配置。

区域节点池

如果未在部署模板中设置区域分配（例如， "zones"=[] 或 "zones"=null） 时，将使用区域模式。

在此配置中，节点池创建区域（非区域固定）实例，并隐式放置整个区域的实例。 不能保证实例在区域之间均衡或分散，或者实例位于同一可用性区域中。 在极少数情况下，整个区域发生故障时，节点池中的任意或全部实例都可能受到影响。

部署

Azure Kubernetes 服务 (AKS)跨区域使用 Pod、存储和卷以及负载均衡器来维护应用程序的高可用性。

豆荚

Kubernetes 能识别 Azure 可用区，并可以在不同区域的节点之间分配 Pod 以实现负载均衡。 如果某个区域不可用，Kubernetes 会自动将 Pod 移离受影响的节点。

如 Kubernetes 参考已知标签、注释和排斥中所述，Kubernetes 使用 topology.kubernetes.io/zone 标签自动在复制控制器或服务中将 Pod 分布到各种可用性区域。

该 maxSkew 参数描述 Pod 分布不均匀的程度。 假设有三个区域和三个副本，设置此值以确保 1 每个区域至少有一个 Pod 正在运行。 例如：

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: my-deployment
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: my-app
  template:
    metadata:
      labels:
        app: my-app
    spec:
      topologySpreadConstraints:
      - maxSkew: 1
        topologyKey: topology.kubernetes.io/zone
        whenUnsatisfiable: DoNotSchedule
        labelSelector:
          matchLabels:
            app: my-app
      containers:
      - name: my-container
        image: my-image

存储和卷

默认情况下，从 Kubernetes 版本 1.29 开始，及其更高版本使用 Azure 托管磁盘时，会通过区域冗余存储来支持持久卷声明（PVC）。 这些磁盘在区域之间复制，以提高应用程序的复原能力。

以下示例演示了在区域冗余存储中使用Azure标准 SSD 的 PVC：

apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
    name: azure-managed-disk
spec:
  accessModes:
  - ReadWriteOnce
  storageClassName: managed-csi
  #storageClassName: managed-csi-premium
  resources:
    requests:
      storage: 5Gi

对于区域一致的部署，您可以创建新的存储类，将参数skuname 设置为LRS（本地冗余存储）。 然后，您可以在您的 PVC 中使用新的存储类。

尽管本地冗余存储磁盘的成本较低，但它们不是区域冗余的，并且不支持将磁盘附加到不同区域中的节点。

以下示例演示本地冗余存储标准SSD存储类别：

kind: StorageClass
metadata:
  name: azuredisk-csi-standard-lrs
provisioner: disk.csi.azure.com
parameters:
  skuname: StandardSSD_LRS
  #skuname: PremiumV2_LRS

负载均衡器

Kubernetes 默认部署Azure 标准负载均衡器，用于均衡区域中所有区域的入站流量。 如果某个节点不可用，则load balancer将流量重新路由到正常的节点。

以下示例演示使用Azure 负载均衡器的服务：

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: example
spec:
  type: LoadBalancer
  selector:
    app: myapp
  ports:
    - port: 80
      targetPort: 8080

# Create an AKS cluster with a zone-spanning system node pool in all three availability zones with one node in each availability zone
az aks create \
  --resource-group example-rg \
  --name example-cluster \
  --node-count 3 \
  --zones 1 2 3

# Add one new zone-spanning user node pool with two nodes in each availability zone
az aks nodepool add \
  --resource-group example-rg \
  --cluster-name example-cluster \
  --name userpoola  \
  --node-count 6 \
  --zones 1 2 3

# Add three new zone-aligned user node pools with two nodes in each
az aks nodepool add \
  --resource-group example-rg \
  --cluster-name example-cluster \
  --name userpoolx  \
  --node-count 2 \
  --zones 1

az aks nodepool add \
  --resource-group example-rg \
  --cluster-name example-cluster \
  --name userpooly  \
  --node-count 2 \
  --zones 2

az aks nodepool add \
  --resource-group example-rg \
  --cluster-name example-cluster \
  --name userpoolz  \
  --node-count 2 \
  --zones 3

resource "azurerm_kubernetes_cluster" "example" {
  name                = "aks-zones"
  location            = azurerm_resource_group.example.location
  resource_group_name = azurerm_resource_group.example.name
  dns_prefix          = "akszones"
  default_node_pool {
    name       = "system"
    node_count = 1
    vm_size    = "Standard_DS2_v2"
    zones      = ["1", "2", "3"]
  }
  identity {
    type = "SystemAssigned"
  }
}

resource "azurerm_kubernetes_cluster_node_pool" "zonespan" {
  name                  = "userpool"
  kubernetes_cluster_id = azurerm_kubernetes_cluster.example.id
  vm_size               = "Standard_DS2_v2"
  node_count            = 2
  zones                 = ["1", "2", "3"]
}

resource "azurerm_kubernetes_cluster_node_pool" "zone1" {
  name                  = "userpool1"
  kubernetes_cluster_id = azurerm_kubernetes_cluster.example.id
  vm_size               = "Standard_DS2_v2"
  node_count            = 1
  zones                 = ["1"]
}
resource "azurerm_kubernetes_cluster_node_pool" "zone2" {
  name                  = "userpool2"
  kubernetes_cluster_id = azurerm_kubernetes_cluster.example.id
  vm_size               = "Standard_DS2_v2"
  node_count            = 1
  zones                 = ["2"]
}
resource "azurerm_kubernetes_cluster_node_pool" "zone3" {
  name                  = "userpool3"
  kubernetes_cluster_id = azurerm_kubernetes_cluster.example.id
  vm_size               = "Standard_DS2_v2"
  node_count            = 1
  zones                 = ["3"]
}

terraform init

terraform plan

terraform apply

验证可用性区域配置

创建 AKS 群集和节点池后，可以使用 az aks show 命令，并指定 --query 参数来筛选输出，以验证节点是否分布在可用性区域。 例如：

az aks show \
 --name example-cluster \
 --resource-group example-rg \
 --query agentPoolProfiles[].availabilityZones \
 --output tsv

验证节点位置

使用 kubectl get nodes 以下命令验证跨可用性区域的节点分布：

kubectl get nodes -o custom-columns='NAME:metadata.name, REGION:metadata.labels.topology\.kubernetes\.io/region, ZONE:metadata.labels.topology\.kubernetes\.io/zone'

示例输出：

NAME                                REGION   ZONE
aks-nodepool1-12345678-vmss000000   eastus   eastus-1
aks-nodepool1-12345678-vmss000001   eastus   eastus-2
aks-nodepool1-12345678-vmss000002   eastus   eastus-3

列出正在运行的 Pod 和节点

使用 kubectl describe 命令检查哪些 Pod 和节点正在运行。 例如：

kubectl describe pod | grep -e "^Name:" -e "^Node:"

相关内容

若要详细了解 AKS 中的可靠性，请参阅以下文章：

• AKS 中的可靠性
• 在 AKS 中管理系统节点池
• 在 AKS 中使用公共标准负载均衡器
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