Container Service for Kubernetes:ゾーンディザスタリカバリシステムの構築

ディザスタリカバリモデル

クラウドにおけるディザスタリカバリは、以下の 3 つのモデルに分類されます。復元目標および運用の複雑さに応じて、適切なモデルを選択してください。

ゾーンディザスタリカバリには、以下の 2 つのサブモードがあります。

• アクティブなゾーン冗長性：両方のクラスターが同時にライブトラフィックを処理します。

• プライマリ／セカンダリディザスタリカバリ：1 つのクラスターがトラフィックを処理し、もう 1 つのクラスターはスタンバイ状態で待機します。

マルチクラスターゲートウェイを採用する理由

マルチクラスターゲートウェイは、DNS を使用したトラフィック分散方式と比較して、以下のような利点があります。

• リージョンごとに単一の IP アドレス：DNS 方式では、各クラスターごとにロードバランサーの IP アドレスが必要です。一方、マルチクラスターゲートウェイでは、単一のロードバランサー IP アドレスを用い、リージョン内の複数のゾーンに展開することで、組み込みの高可用性を実現します。

• レイヤー 7 リクエスト転送：マルチクラスターゲートウェイはレイヤー 7 でトラフィックをルーティングするため、ホスト名およびパスに基づくルールを設定できます。DNS 方式では、レイヤー 7 リクエスト転送はサポートされません。

• シームレスフェイルオーバー：クラスターがダウンした場合、トラフィックは即座に別のクラスター内の健全な Pod に切り替えられます。DNS 方式では、IP アドレスの切り替え時にクライアントが DNS クエリ結果をキャッシュするため、一時的なサービス中断が発生します。

• 集中管理：マルチクラスターゲートウェイは、Fleet インスタンスから管理されるリージョンレベルのリソースです。各 Container Service for Kubernetes (ACK) クラスターに Ingress コントローラーをインストールしたり、Ingress を作成したりする必要はありません。

アーキテクチャ

本チュートリアルでは、Web アプリケーション（Deployment および Service）を用いて、2 つのクラスターにまたがるゾーンディザスタリカバリを実証します。

構成の動作は以下のとおりです。

• クラスター 1 およびクラスター 2 は、中国 (香港) リージョン内の AZ 1 および AZ 2 にデプロイされます。

• ACK One GitOps により、Web アプリケーションが両方のクラスターに配信されます。

• ACK One Fleet インスタンス上の AlbConfig により、両方のクラスターを横断する ALB マルチクラスターゲートウェイが作成されます。

• Fleet インスタンス上の Ingress ルールにより、重み付けに基づいてクラスター間でトラフィックがルーティングされます。いずれかのクラスターが利用不可になると、ゲートウェイが自動的にトラフィックを他方のクラスターにリダイレクトします。

• クラスター間のデータ同期には ApsaraDB RDS を使用し、ミドルウェアに依存します。

前提条件

開始する前に、以下の条件を満たしていることを確認してください。

• ALB が有効化されていること。有効化するには、ALB コンソールに移動してください。

• Fleet 管理機能が有効化されていること。詳細については、「マルチクラスター管理の有効化」をご参照ください。

• 同一仮想プライベートクラウド (VPC) 内にデプロイされた 2 つの ACK クラスターと関連付けられた ACK One Fleet インスタンスが存在すること。詳細については、「関連クラスターの管理」をご参照ください。

• ACK One コンソールから Fleet インスタンスの kubeconfig ファイルをダウンロード済みであり、kubectl が Fleet インスタンスに接続済みであること。

• 最新版の Alibaba Cloud CLI がインストール済みかつ設定済みであること。

ステップ 1：アプリケーションを複数のクラスターに配信

ACK One では、アプリケーションをクラスター間で配信する方法として、GitOps およびマルチクラスター向けアプリケーション配信機能の 2 つがサポートされています。本チュートリアルでは GitOps を使用します。

1. ACK One コンソールにログインします。左側ナビゲーションウィンドウで、Fleet > マルチクラスター向けアプリケーション を選択します。

2. マルチクラスター向けアプリケーション ページの左上隅にある Fleet インスタンス名の隣の をクリックし、ドロップダウンリストから該当の Fleet インスタンスを選択します。

3. マルチクラスター向けアプリケーションの作成 > GitOps を選択して、マルチクラスター向けアプリケーションの作成 - GitOps ページを開きます。

   ご使用の Fleet インスタンスで GitOps が有効化されていない場合は、まず有効化してください。詳細については、「Fleet インスタンスに対する GitOps の有効化」をご参照ください。GitOps へのインターネットアクセスを許可するには、「Argo CD へのパブリックアクセスの有効化」をご参照ください。

4. YAML からの作成 タブで、以下の ApplicationSet テンプレートをコードエディタに貼り付け、OK をクリックします。このテンプレートにより、Fleet インスタンスに関連付けられたすべてのクラスターに web-demo がデプロイされます。あるいは、クイック作成 タブを使用してクラスターを個別に選択することも可能です。その場合、変更内容は自動的にこの YAML に同期されます。

   apiVersion: argoproj.io/v1alpha1
   kind: ApplicationSet
   metadata:
     name: appset-web-demo
     namespace: argocd
   spec:
     template:
       metadata:
         name: '{{.metadata.annotations.cluster_id}}-web-demo'
         namespace: argocd
       spec:
         destination:
           name: '{{.name}}'
           namespace: gateway-demo
         project: default
         source:
           repoURL: https://github.com/AliyunContainerService/gitops-demo.git
           path: manifests/helm/web-demo
           targetRevision: main
           helm:
             valueFiles:
               - values.yaml
             parameters:
               - name: envCluster
                 value: '{{.metadata.annotations.cluster_name}}'
         syncPolicy:
           automated: {}
           syncOptions:
             - CreateNamespace=true
     generators:
       - clusters:
           selector:
             matchExpressions:
               - values:
                   - cluster
                 key: argocd.argoproj.io/secret-type
                 operator: In
               - values:
                   - in-cluster
                 key: name
                 operator: NotIn
     goTemplateOptions:
       - missingkey=error
     syncPolicy:
       preserveResourcesOnDeletion: false
     goTemplate: true

その他の配信方法については、「GitOps の概要」「マルチクラスター向けアプリケーションの作成」「アプリケーション配信の概要」をご参照ください。

ステップ 2：ALB マルチクラスターゲートウェイのデプロイ

Fleet インスタンス上で AlbConfig を作成し、両方のクラスターを横断する ALB ゲートウェイをプロビジョニングします。

1. ご使用の Fleet インスタンスが属する VPC 内の 2 つの vSwitch の ID を取得します。

2. 以下の内容で gateway.yaml というファイルを作成します。${vsw-id1} および ${vsw-id2} を vSwitch の ID に置き換え、${cluster1} および ${cluster2} を関連付けられたクラスターの ID に置き換えてください。

   ${cluster1} および ${cluster2} については、それぞれのセキュリティグループのインバウンドルールを、vSwitch CIDR ブロック内のすべての IP アドレスおよびポートからのアクセスを許可するように設定してください。

   パラメーター	必須	説明
   metadata.name	はい	AlbConfig の名前。
   alb.ingress.kubernetes.io/remote-clusters	はい	ALB ゲートウェイに関連付けるクラスター ID のカンマ区切りリスト。これらのクラスターは、あらかじめ Fleet インスタンスに関連付けられている必要があります。
   spec.config.name	いいえ	ALB インスタンスの名前。
   spec.config.addressType	いいえ	ネットワークタイプ：Internet（デフォルト）はパブリックアクセス用、Intranet は VPC 内部アクセス専用です。インターネット向けインスタンスには、Elastic IP Address（EIP）が必要であり、EIP 料金が発生します。詳細については、「従量課金制」をご参照ください。
   spec.config.zoneMappings	はい	ALB インスタンスの vSwitch ID。高可用性を確保するため、少なくとも 2 つのゾーンの vSwitch を指定してください。vSwitch は、ALB が利用可能なゾーンおよびクラスターと同じ VPC 内に配置する必要があります。詳細については、「ALB が利用可能なリージョンおよびゾーン」および「vSwitch の作成および管理」をご参照ください。
   spec.listeners	いいえ	リスナーのポートおよびプロトコル。本例では、ポート 8001 上の HTTP を構成しています。リスナー構成は必ず保持してください。構成がない場合、ALB Ingress がトラフィックをルーティングする前に、手動でリスナーを作成する必要があります。

   apiVersion: alibabacloud.com/v1
   kind: AlbConfig
   metadata:
     name: ackone-gateway-demo
     annotations:
       # ALB インスタンスに関連付けるクラスターの ID を指定します。
       alb.ingress.kubernetes.io/remote-clusters: ${cluster1},${cluster2}
   spec:
     config:
       name: one-alb-demo
       addressType: Internet
       addressAllocatedMode: Fixed
       zoneMappings:
       - vSwitchId: ${vsw-id1}
       - vSwitchId: ${vsw-id2}
     listeners:
     - port: 8001
       protocol: HTTP
   ---
   apiVersion: networking.k8s.io/v1
   kind: IngressClass
   metadata:
     name: alb
   spec:
     controller: ingress.k8s.alibabacloud/alb
     parameters:
       apiGroup: alibabacloud.com
       kind: AlbConfig
       name: ackone-gateway-demo

3. 構成を適用します。

   kubectl apply -f gateway.yaml

4. 1～3 分待ち、ゲートウェイが作成されたことを確認します。

   kubectl get albconfig ackone-gateway-demo

   期待される出力：

   NAME                  ALBID      DNSNAME                               PORT&PROTOCOL   CERTID   AGE
   ackone-gateway-demo   alb-xxxx   alb-xxxx.<regionid>.alb.aliyuncs.com                           4d9h

   DNSNAME の値をメモしてください。検証ステップで使用します。

5. 両方のクラスターがゲートウェイに接続されていることを確認します。

   kubectl get albconfig ackone-gateway-demo -ojsonpath='{.status.loadBalancer.subClusters}'

   出力には、関連付けられたクラスターの ID が表示されます。

ステップ 3：ゾーンディザスタリカバリのための Ingress ルールの構成

マルチクラスターゲートウェイでは、Fleet インスタンス上の Ingress オブジェクトを使用して、クラスター間でトラフィックをルーティングおよび分散します。

1. Fleet インスタンス上に gateway-demo という名前空間を作成します。これは、アプリケーションの Service がデプロイされる名前空間と一致させる必要があります。

2. 以下の内容で ingress-demo.yaml というファイルを作成します。${cluster1-id} および ${cluster2-id} を実際のクラスター ID に置き換えてください。

   すべての alb.ingress.kubernetes.io/cluster-weight アノテーションの重みの合計は、100 になる必要があります。

   apiVersion: networking.k8s.io/v1
   kind: Ingress
   metadata:
     annotations:
       alb.ingress.kubernetes.io/listen-ports: |
        [{"HTTP": 8001}]
       alb.ingress.kubernetes.io/cluster-weight.${cluster1-id}: "20"
       alb.ingress.kubernetes.io/cluster-weight.${cluster2-id}: "80"
     name: web-demo
     namespace: gateway-demo
   spec:
     ingressClassName: alb
     rules:
     - host: alb.ingress.alibaba.com
       http:
         paths:
         - path: /svc1
           pathType: Prefix
           backend:
             service:
               name: service1
               port:
                 number: 80

3. Ingress を適用します。

   kubectl apply -f ingress-demo.yaml -n gateway-demo

ステップ 4：アクティブなゾーン冗長性の検証

重み付きトラフィック分散

次のコマンドを使用してアプリケーションにリクエストを送信します。alb-xxxx.<regionid>.alb.aliyuncs.com をステップ 2 の DNSNAME に置き換えます。

curl -H "host: alb.ingress.alibaba.com" alb-xxxx.<regionid>.alb.aliyuncs.com:8001/svc1

リスナーのポートは 8001 であり、AlbConfig および Ingress のアノテーションで設定した値と一致します。

500 件のリクエストに対するトラフィックディストリビューションをテストするには：

for i in {1..500}; do curl -H "host: alb.ingress.alibaba.com" alb-xxxx.cn-beijing.alb.aliyuncs.com:8001/svc1; done > res.txt

出力結果には、クラスター 1（poc-ack-1）からの応答が約 20 %、クラスター 2（poc-ack-2）からの応答が約 80 % と表示され、Ingress で構成した重みと一致します。

自動フェイルオーバー

クラスター障害をシミュレートし、シームレスなフェイルオーバーを観察するには、継続的なリクエストループを実行した後、クラスター 2 の Pod を 0 にスケールダウンします。

for i in {1..500}; do curl -H "host: alb.ingress.alibaba.com" alb-xxxx.cn-beijing.alb.aliyuncs.com:8001/svc1; sleep 1; done

クラスター 2 の Pod が削除されると、トラフィックはシームレスにクラスター 1 に自動的に切り替えられます。

次のステップ

• GitOps の概要

• マルチクラスター向けアプリケーションの作成

• アプリケーション配信の概要