高可用性的 Kubernetes 工作負載

本文建議採用 Kubernetes 容器工作負載策略，在 Google Distributed Cloud (GDC) 實體隔離多區域環境中，提高應用程式的容錯能力。GDC 支援 Kubernetes 原生容器應用程式，這些應用程式廣為使用，且 Google Kubernetes Engine (GKE) 也支援。

本文策略適用於負責建立彈性工作負載的應用程式開發人員。

詳情請參閱 GDC 氣隙環境適用的目標對象說明文件。

高可用性應用程式的 Kubernetes 注意事項

在 Kubernetes 中實現高可用性 (HA) 不僅限於控制層。您也必須在 Google Distributed Cloud (GDC) 實體隔離環境中，設計及部署容器工作負載，確保系統具備復原能力。Kubernetes 提供多種強大機制，可將停機時間降至最低，即使遇到基礎架構問題或進行例行維護，也能提供高可用性服務。以下是高可用性方面的重要策略：

  • 透過副本和自動調度資源功能維持可用性：確保應用程式有足夠的執行中執行個體，可處理延遲需求，並在個別 Pod 發生故障時繼續運作。

    • Pod 副本：維持一組穩定的相同 Pod 副本。如果 Pod 發生故障，ReplicaSet 控制器會自動建立新的 Pod 來取代。詳情請參閱 Kubernetes ReplicaSet 說明文件。

    • 水平 Pod 自動調度資源 (HPA)：根據 CPU 使用率等指標自動調整副本數量，讓應用程式處理流量尖峰。詳情請參閱 Kubernetes HPA 說明文件。

  • 使用 PodDisruptionBudget (PDB) 將停機時間降到最低：使用 PDB 限制自願性中斷期間 (例如節點維護) 可同時停機的 Pod 數量。這項策略可確保最低可用性。詳情請參閱 Kubernetes PDB 說明文件。

  • 使用反相依性規則分散風險：使用 Pod 反相依性，確保相同應用程式的多個副本不會排定在同一節點上。這項策略可避免單一基礎架構故障導致所有副本停止運作。詳情請參閱 Kubernetes 親和性說明文件。

  • 使用探測器進行健康狀態檢查：實作 liveness、readiness 和 startup 探測器，協助 Kubernetes 偵測健康狀態不良的 Pod 並從中復原。探測器可確保流量只傳送至能夠處理流量的 Pod。詳情請參閱 Kubernetes 探測說明文件。

  • 透過服務提供穩定的端點：使用 Kubernetes Service 物件為 Pod 提供穩定的 IP 位址和 DNS 名稱，將用戶端與個別 Pod 生命週期分離，並提供內部負載平衡。詳情請參閱 Kubernetes 服務說明文件。

  • 透過部署作業進行順暢的更新和復原：使用 Kubernetes Deployment 物件，為容器工作負載提供順暢的更新和復原功能。詳情請參閱 Kubernetes Deployment 說明文件。

  • 設定資源要求和限制：定義容器所需的 CPU 和記憶體資源。Kubernetes 排程器可根據這些規格有效放置 Pod，避免資源爭用影響可用性。詳情請參閱 Kubernetes 資源管理說明文件。

後續步驟