在Azure上構建可擴展的應用程式

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此博客文章是在ChatGPT-4o的協助下撰寫的。

目錄

簡介

在雲計算的世界中，Microsoft Azure作為一個強大的平台，用於構建、部署和管理應用程式。在我們最近的項目中，我們利用了多種Azure服務，包括Azure訂閱、Azure Kubernetes Service (AKS)、Application Insights、虛擬機 (VMs)、Event Hubs、API管理服務和SQL數據庫，以創建一個可擴展且受監控的應用程式基礎設施。本博客文章概述了我們的方法、使用的工具、最佳實踐，以及管理集群、獲取日誌和查詢日誌的詳細步驟。

開始使用Azure訂閱

Azure訂閱是您訪問Azure服務的入口。它作為一個容器，包含您所有的資源，如虛擬機、數據庫和Kubernetes集群。

  1. 設置Azure訂閱：
    • 註冊：如果您沒有Azure帳戶，請先在Azure門戶註冊。
    • 創建訂閱：導航到“訂閱”部分並創建一個新訂閱。這將是您的計費和管理容器。
  2. 資源組織：
    • 資源組：根據其生命週期和管理標準將資源組織到資源組中。
    • 標籤：使用標籤進行額外的元數據和更輕鬆的資源管理和計費。

使用Azure Kubernetes Service (AKS)部署應用程式

Azure Kubernetes Service (AKS)是一個託管的Kubernetes服務，簡化了容器化應用程式的部署、管理和擴展。

創建和管理AKS集群

  1. 在Azure門戶中創建AKS集群：
    • 設置：在Azure門戶中搜索AKS並創建一個新的Kubernetes集群。
    • 配置：選擇您的集群大小，配置節點池，並設置網絡。
    • 認證：使用Azure Active Directory (AAD)進行安全的訪問控制。
    • 監控：在設置過程中啟用監控和日誌記錄。
  2. 使用Azure CLI創建AKS集群： 
    az aks create \
  --resource-group myResourceGroup \
  --name myAKSCluster \
  --node-count 3 \
  --enable-addons monitoring \
  --generate-ssh-keys
  3. 管理您的AKS集群：
    • 擴展集群： 
      az aks scale \
  --resource-group myResourceGroup \
  --name myAKSCluster \
  --node-count 5
    • 升級集群： 
      az aks upgrade \
  --resource-group myResourceGroup \
  --name myAKSCluster \
  --kubernetes-version 1.21.2

部署應用程式

  1. 使用Kubernetes清單：為您的部署、服務和其他Kubernetes對象編寫YAML文件。 
    apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: myapp
spec:
  replicas: 2
  selector:
    matchLabels:
      app: myapp
  template:
    metadata:
      labels:
        app: myapp
    spec:
      containers:
      - name: myapp
        image: myregistry.azurecr.io/myapp:latest
        ports:
        - containerPort: 80
  2. 使用kubectl部署： 
    kubectl apply -f myapp-deployment.yaml
  3. Helm Charts：使用Helm管理Kubernetes應用程式和版本控制。 
    helm install myapp ./mychart

從Pod中獲取日誌

  1. 附加到Pod並獲取日誌： 
    kubectl logs <pod-name>
    • 要流式傳輸日誌： 
      kubectl logs <pod-name> -f
  2. 使用Sidecar進行日誌記錄：
    • 在您的Pod規範中創建一個日誌記錄sidecar容器，以將日誌發送到集中式日誌記錄服務。
    spec:
  containers:
  - name: myapp
    image: myregistry.azurecr.io/myapp:latest
    ...
  - name: log-shipper
    image: log-shipper:latest
    ...

使用Azure Application Insights進行監控和診斷

Application Insights為您的應用程式提供了強大的監控和診斷功能。

  1. 設置Application Insights：
    • 集成：將Application Insights SDK添加到您的應用程式代碼中。
    • 檢測密鑰：使用來自Application Insights資源的檢測密鑰配置您的應用程式。
  2. 跟踪性能：
    • 指標：監控響應時間、失敗率和應用程式依賴項。
    • 實時指標流：查看實時性能指標以獲得即時見解。
  3. 診斷和故障排除：
    • 應用程式地圖：可視化依賴項並識別性能瓶頸。
    • 事務診斷：使用分佈式跟踪來跟踪跨服務的請求。

利用Azure虛擬機 (VMs)

Azure虛擬機提供了運行未容器化的自定義應用程式和服務的靈活性。

  1. 配置虛擬機：
    • 創建虛擬機：在Azure門戶中創建新的虛擬機，並選擇適當的大小和操作系統。
    • 網絡配置：設置虛擬網絡、子網和安全組以控制流量。
  2. 配置虛擬機：
    • 軟件安裝：安裝所需的軟件和依賴項。
    • 安全性：定期應用補丁和更新，配置防火牆，並使用網絡安全組 (NSGs)。
  3. 管理虛擬機：
    • 備份和恢復：使用Azure備份進行虛擬機備份。
    • 監控：使用Azure監控器監控虛擬機性能。

使用Azure Event Hubs進行實時數據攝取

Azure Event Hubs是一個大數據流平台和事件攝取服務，能夠每秒接收和處理數百萬個事件。

  1. 設置Event Hubs：
    • 創建Event Hub命名空間：在Azure門戶中創建一個Event Hub命名空間以容納您的Event Hubs。
    • 創建Event Hubs：在命名空間內創建一個或多個Event Hubs以捕獲您的數據流。
  2. 攝取數據：
    • 生產者：配置您的應用程式或服務以使用多種語言的SDK（例如.NET、Java、Python）將事件發送到Event Hubs。
    • 分區：使用分區來擴展事件處理，確保高吞吐量和並行性。
  3. 處理事件：
    • 消費者：使用消費者組來讀取和處理事件。Azure提供了多種處理選項，包括Azure Stream Analytics、Azure Functions和使用Event Hubs SDK的自定義處理。
  4. 監控Event Hubs：
    • 指標：通過Azure門戶監控吞吐量、延遲和事件處理指標。
    • 警報：設置警報以通知您任何問題，例如高延遲或丟失的消息。

使用Azure API管理服務管理API

Azure API管理服務提供了一種為現有後端服務創建一致且現代API網關的方法。

  1. 設置API管理：
    • 創建API管理服務：在Azure門戶中搜索API管理並創建一個新服務。
    • 配置API：從OpenAPI規範、Azure Functions或其他後端定義和導入API。
  2. 保護API：
    • 認證和授權：使用OAuth2、JWT驗證和其他機制來保護您的API。
    • 速率限制和節流：實施策略以保護您的API免受濫用。
  3. 監控和分析：
    • API洞察：跟踪使用情況、監控性能並分析日誌。
    • 開發者門戶：提供一個門戶供開發者發現和使用您的API。
  4. 管理生命週期：
    • 版本控制和修訂：無縫管理不同版本和修訂的API。
    • 策略管理：應用策略以轉換、驗證和路由請求和響應。

利用Azure SQL數據庫

Azure SQL數據庫是一個完全託管的關係數據庫，具有內置智能、高可用性和可擴展性。

  1. 設置Azure SQL數據庫：
    • 創建SQL數據庫：在Azure門戶中導航到SQL數據庫並創建一個新數據庫。
    • 配置數據庫：設置數據庫大小、性能級別並配置網絡設置。
  2. 連接到SQL數據庫：
    • 連接字符串：使用提供的連接字符串將您的應用程式連接到SQL數據庫。
    • 防火牆規則：配置防火牆規則以允許從您的應用程式或本地機器訪問。
  3. 管理數據庫：
    • 備份和恢復：使用自動備份和時間點恢復來保護您的數據。
    • 擴展：根據您的性能需求擴展數據庫。
  4. 監控和性能調優：
    • 查詢性能洞察：監控和優化查詢性能。
    • 自動調優：啟用自動調優功能以提高性能。

使用Kusto查詢語言 (KQL)查詢日誌

Kusto查詢語言 (KQL)用於查詢Azure監控器日誌，為您的日誌數據提供強大的洞察力。

  1. 基本KQL查詢： 
    // 從特定表中檢索記錄
LogTableName
| where TimeGenerated > ago(1h)
| project TimeGenerated, Level, Message
  2. 過濾和聚合數據： 
    LogTableName
| where TimeGenerated > ago(1h) and Level == "Error"
| summarize Count=count() by bin(TimeGenerated, 5m)
  3. 連接表： 
    Table1
| join kind=inner (Table2) on $left.UserId == $right.UserId
| project Table1.TimeGenerated, Table1.Message, Table2.AdditionalInfo
  4. 基於查詢創建警報：
    • 在Azure門戶中，導航到Log Analytics工作區。
    • 點擊Logs並輸入您的KQL查詢。
    • 點擊New alert rule以基於查詢結果創建警報。

設置警報以進行主動監控

Azure警報幫助您了解資源的健康狀況和性能。

  1. 創建警報：
    • 指標警報：基於CPU使用率、內存使用率和響應時間等指標設置警報。
    • 日誌警報：使用KQL創建基於日誌搜索查詢的警報。
  2. 配置操作：
    • 操作組：定義操作組以指定誰會收到通知以及如何收到通知（電子郵件、短信、webhook）。
    • 集成：與ITSM工具（如ServiceNow）集成以進行自動化事件管理。
  3. 響應警報：
    • 儀表板：設置Azure儀表板以提供警報的集中視圖。
    • 自動化：使用Azure自動化自動響應某些警報。

結論

通過利用Azure訂閱、AKS、Application Insights、虛擬機、Event Hubs、API管理服務和SQL數據庫，我們構建了一個可擴展、強大且受監控的應用程式基礎設施。Azure全面的工具套件確保我們能夠高效地部署、管理和監控我們的應用程式。這種設置不僅提高了我們的應用程式性能，還為我們提供了維護和優化資源所需的洞察力。

Back 2025.01.18 Donate