Descripción general de la solución recomendada de alta disponibilidad activo-activo para Azure Kubernetes Service (AKS)

Cuando se crea una aplicación en Azure Kubernetes Service (AKS) y se elige una región de Azure durante la creación de recursos, la aplicación es de una sola región. Si se produce un desastre que provoque que la región deje de estar disponible, la aplicación también deja de estar disponible. Si crea una implementación idéntica en una región secundaria de Azure, la aplicación se vuelve menos susceptible a un desastre en una sola región, lo que garantiza la continuidad empresarial, y cualquier replicación de datos en las regiones le permite recuperar el último estado de la aplicación.

Aunque hay varios patrones que pueden proporcionar capacidad de recuperación para una solución de AKS, en esta guía se describe la solución de alta disponibilidad activo-activo recomendada para AKS. Dentro de esta solución, se implementan dos clústeres de AKS independientes e idénticos en dos regiones de Azure emparejadas donde ambos clústeres atienden activamente el tráfico.

Descripción general de la solución de alta disponibilidad activo-activo

Esta solución se basa en dos clústeres de AKS idénticos configurados para atender activamente el tráfico. Se coloca un administrador de tráfico global, como Azure Front Door, delante de los dos clústeres para distribuir el tráfico entre ellos. Debe configurar de forma coherente los clústeres para hospedar una instancia de todas las aplicaciones necesarias para que funcione la solución.

Las zonas de disponibilidad son otra manera de garantizar alta disponibilidad y tolerancia a errores del clúster de AKS dentro de la misma región. Las zonas de disponibilidad permiten distribuir los nodos del clúster entre varias ubicaciones aisladas dentro de una región de Azure. De este modo, si una zona se vuelve inactiva debido a una interrupción de energía, un error de hardware o un problema de red, el clúster puede seguir ejecutándose y atendiendo a las aplicaciones. Las zonas de disponibilidad también mejoran el rendimiento y la escalabilidad del clúster al reducir la latencia y la contención entre los nodos. Para configurar zonas de disponibilidad para el clúster de AKS, debe especificar los números de zona al crear o actualizar los grupos de nodos. Para más información, consulte ¿Qué son las zonas de disponibilidad en Azure?

Escenarios y configuraciones

Esta solución se implementa mejor al hospedar aplicaciones sin estado o con otras tecnologías también implementadas en ambas regiones, como el escalado horizontal. En escenarios en los que la aplicación hospedada depende de recursos, como las bases de datos, que se encuentran activamente en una sola región, se recomienda implementar una solución activo-pasivo para ahorra costos, ya que este tipo de solución tiene más tiempo de inactividad que activo-activo.

Componentes

La solución de alta disponibilidad activo-activo utiliza muchos servicios de Azure. En esta sección solo se tratan los componentes únicos de esta arquitectura de varios clústeres. Para más información sobre los componentes restantes, consulte la arquitectura de línea base de AKS.

Varios clústeres y regiones: se implementan varios clústeres de AKS, cada uno en una región de Azure distinta. Durante las operaciones normales, la configuración de Azure Front Door enruta el tráfico de red entre todas las regiones. Si una región deja de estar disponible, el tráfico se enruta a una región con el tiempo de carga más rápido para el usuario.

Red hub-and-spoke por región: Se despliega un par regional de redes hub-and-spoke para cada instancia regional de AKS. Las directivas de Azure Firewall Manager administran las directivas de firewall en todas las regiones.

Almacén de claves regional: se aprovisiona Azure Key Vault en cada región para almacenar valores y claves confidenciales específicos de la instancia de AKS y para admitir los servicios que se encuentran en esa región.

Azure Front Door: Azure Front Door equilibra la carga y enruta el tráfico a una instancia regional de Azure Application Gateway, que se encuentra delante de cada clúster de AKS. Azure Front Door permite el enrutamiento global de nivel siete.

Log Analytics: las instancias regionales de Log Analytics almacenan métricas de redes regionales y registros de diagnóstico. Una instancia compartida almacena métricas y registros de diagnóstico de todas las instancias de AKS.

Container Registry: las imágenes de contenedor de la carga de trabajo se almacenan en un registro de contenedor administrado. Con esta solución, se usa una única instancia de Azure Container Registry para todas las instancias de Kubernetes del clúster. La replicación geográfica de Azure Container Registry permite replicar imágenes en las regiones de Azure seleccionadas y proporcionar acceso continuado a las imágenes incluso si una región experimenta interrupciones.

Proceso de conmutación por error

Si un servicio o componente del servicio deja de estar disponible en una región, el tráfico se debe enrutar a una región donde ese servicio esté disponible. Una arquitectura de varias regiones incluye muchos puntos de error diferentes. En esta sección, tratamos los posibles puntos de error.

Pods de aplicaciones (regionales)

Un objeto de implementación de Kubernetes crea varias réplicas de un pod (ReplicaSet). Si una de ellas no está disponible, el tráfico se redirige entre las réplicas restantes. ReplicaSet de Kubernetes intenta mantener en funcionamiento el número especificado de réplicas. Si una instancia queda inactiva, se debe volver a crear otra. Las sondas de actividad pueden verificar el estado de la aplicación o del proceso que se ejecuta en el pod. Si el pod no responde, el sondeo de ejecución lo quita, lo que obliga a ReplicaSet a crear una nueva instancia.

Para más información, consulte ReplicaSet de Kubernetes.

Pods de aplicaciones (globales)

Cuando toda una región deja de estar disponible, los pods del clúster ya no están disponibles para procesar solicitudes. En este caso, la instancia de Azure Front Door dirige todo el tráfico a las demás regiones en buen estado. Los clústeres y pods de Kubernetes de estas regiones seguirán atendiendo solicitudes. Para compensar el aumento del tráfico y las solicitudes al resto del clúster, tenga en cuenta lo siguiente:

• Asegúrese de que los recursos de red y de computación estén dimensionados correctamente para absorber cualquier aumento repentino del tráfico debido a la conmutación por error regional. Por ejemplo, al usar Container Network Interface (CNI) de Azure, asegúrate de tener una subred que pueda admitir todas las direcciones IP del pod con una carga de tráfico máxima.
• Utiliza el Horizontal Pod Autoscaler para aumentar el número de réplicas del pod a fin de compensar el aumento de la demanda regional.
• Use el Cluster Autoscaler de AKS para aumentar el número de nodos de Kubernetes y compensar el aumento de la demanda en la región.

Grupos de nodos de Kubernetes (regional)

En ocasiones, se puede producir un error localizado en los recursos de proceso, como que un único bastidor de servidores de Azure no reciba alimentación. Para evitar que los nodos de AKS de esta solución activa-activa se conviertan en un único punto de error a nivel regional, use Azure Availability Zones. Las zonas de disponibilidad garantizan que los nodos de AKS de cada zona de disponibilidad estén separados físicamente de los definidos en otra zona de disponibilidad.

Grupos de nodos de Kubernetes (global)

En caso de una caída regional completa, Azure Front Door redirige el tráfico a las demás regiones en buen estado. De nuevo, asegúrese de tener en cuenta el aumento del tráfico y de las solicitudes en el clúster restante.

Estrategia de pruebas de conmutación por error

Aunque actualmente no existen mecanismos en AKS para dejar fuera de servicio una región de implementación completa con fines de prueba, puede utilizar Azure Chaos Studio Workspaces para simular la caída de una zona de disponibilidad en los grupos de nodos del clúster.

Pasos siguientes

Si estás considerando otra solución, consulta los artículos siguientes:

• Introducción a la solución de recuperación ante desastres activo-pasivo para Azure Kubernetes Service (AKS)
• Información general sobre la solución pasiva en frío para Azure Kubernetes Service (AKS)