Conceitos de rede para implantação de nós AKS

Artigo
06/27/2024

Aplica-se a: AKS no Azure Stack HCI 22H2, AKS no Windows Server

Você pode escolher entre dois modelos de atribuição de endereço IP para sua arquitetura de rede para AKS habilitada pelo Arc. O AKS oferece suporte a várias opções de implantação para o Serviço de Kubernetes do Azure (AKS):

Rede IP estática: a rede virtual aloca endereços IP estáticos para o servidor de API de cluster do Kubernetes, nós do Kubernetes, VMs subjacentes, balanceadores de carga e quaisquer serviços do Kubernetes executados sobre o cluster.
Rede DHCP: a rede virtual aloca endereços IP dinâmicos para os nós Kubernetes, VMs subjacentes e balanceadores de carga usando um servidor DHCP. O servidor de API do cluster Kubernetes e todos os serviços do Kubernetes executados sobre o cluster ainda recebem endereços IP estáticos.

Observação

A arquitetura de rede virtual definida aqui para AKS Arc pode ser diferente da arquitetura de rede física subjacente em um data center.

Pool de IP virtual

Um pool de IP Virtual (VIP) é um conjunto de endereços IP obrigatórios para qualquer implantação no AKS Arc. O pool VIP é um intervalo de endereços IP reservados usados para alocar endereços IP para o servidor de API de cluster Kubernetes. Ele garante que seus aplicativos nos serviços Kubernetes estejam sempre acessíveis. Lembre-se de que, independentemente do modelo de rede virtual e do modelo de atribuição de endereço escolhido, você deve fornecer um pool VIP para sua implantação de host AKS.

O número de endereços IP no pool VIP depende do número de clusters de carga de trabalho e serviços Kubernetes planejados para sua implantação.

Dependendo do seu modelo de rede, a definição de pool VIP difere das seguintes maneiras:

IP estático: se você estiver usando IP estático, verifique se os endereços IP virtuais são da mesma sub-rede fornecida.
DHCP: se sua rede estiver configurada com DHCP, trabalhe com o administrador de rede para excluir o intervalo de IP do pool VIP do escopo DHCP usado para a implantação do AKS no Azure Stack HCI.

Pool de IP da VM do nó do Kubernetes

Os nós do Kubernetes são implantados como máquinas virtuais especializadas no AKS Arc. O AKS aloca endereços IP a essas máquinas virtuais para permitir a comunicação entre nós do Kubernetes.

IP estático: você deve especificar um intervalo de pool de IP de VM do nó Kubernetes. O número de endereços IP nesse intervalo depende do número total de nós do Kubernetes que você planeja usar para implantar em seu host AKS e clusters Kubernetes de carga de trabalho. Lembre-se de que as atualizações consomem de um a três endereços IP adicionais durante a atualização.
DHCP: você não precisa especificar um pool de VMs do nó Kubernetes, pois os endereços IP para os nós do Kubernetes são alocados dinamicamente pelo servidor DHCP na rede.

Rede virtual com rede IP estática (recomendado)

Esse modelo de rede cria uma rede virtual que aloca endereços IP de um pool de endereços definido estaticamente para todos os objetos em sua implantação. Um benefício adicional do uso de redes IP estáticas é que implantações de longa duração e cargas de trabalho de aplicativos têm a garantia de estar sempre acessível.

Especifique os seguintes parâmetros ao definir uma rede virtual com configurações de IP estático:

Importante

Esta versão do AKS não permite alterações na configuração de rede depois que o host AKS ou o cluster de carga de trabalho é implantado. Para alterar as configurações de rede, você deve começar de novo removendo os clusters de carga de trabalho e desinstalando o AKS.

Nome: O nome da sua rede virtual.
Prefixo de endereço: o prefixo de endereço IP a ser usado para sua sub-rede.
Gateway: o endereço IP do gateway padrão para a sub-rede.
Servidor DNS: uma matriz de endereços IP que aponta para os servidores DNS a serem usados para a sub-rede. Podem ser fornecidos no mínimo um e no máximo três servidores.
Pool de VMs do nó Kubernetes: um intervalo contínuo de endereços IP a serem usados para suas VMs de nó Kubernetes.
Pool de IP virtual: um intervalo contínuo de endereços IP a serem usados para o servidor de API do cluster Kubernetes e os serviços do Kubernetes.

Observação

O pool VIP deve fazer parte da mesma sub-rede que o pool de VMs do nó Kubernetes.
vLAN ID: O ID vLAN para a rede virtual. Se for omitida, a rede virtual não será marcada.

Rede virtual com rede DHCP

Esse modelo de rede cria uma rede virtual que aloca endereços IP usando DHCP para todos os objetos na implantação.

Você deve especificar os seguintes parâmetros ao definir uma rede virtual com configurações de IP estático:

Nome: O nome da sua rede virtual.
Pool de IP virtual: o intervalo contínuo de endereços IP a serem usados para o servidor de API de cluster do Kubernetes e os serviços do Kubernetes.

Observação

Os endereços do pool VIP precisam estar na mesma sub-rede que o escopo DHCP e devem ser excluídos do escopo DHCP para evitar conflitos de endereço.
vLAN ID: O ID vLAN para a rede virtual. Se omitida, a rede virtual não será marcada.

Serviço de nuvem local da Microsoft

O Microsoft On-premises Cloud (MOC) é a pilha de gerenciamento que permite que as máquinas virtuais no Azure Stack HCI e no SDDC baseado no Windows Server sejam gerenciadas na nuvem. O MOC consiste em:

Uma única instância de um serviço altamente disponível cloud agent implantado no cluster. Esse agente é executado em qualquer nó no cluster do Azure Stack HCI ou do Windows Server e é configurado para failover para outro nó.
Uma node agent execução em cada nó físico HCI do Azure Stack.

Para habilitar a comunicação com o MOC, você deve fornecer o endereço IP CIDR a ser usado para o serviço. O -cloudserviceCIDR é um parâmetro no Set-AksHciConfig comando usado para atribuir o endereço IP ao serviço de agente de nuvem e habilitar a alta disponibilidade do serviço de agente de nuvem.

A escolha de um endereço IP para o serviço MOC depende do modelo de rede subjacente usado pela implantação de cluster no Azure Stack HCI ou no Windows Server.

Observação

A alocação de endereço IP para o serviço MOC é independente do seu modelo de rede virtual do Kubernetes. A alocação de endereços IP depende da rede física subjacente e dos endereços IP configurados para os nós de cluster do Azure Stack HCI ou Windows Server em seu data center.

HCI do Azure Stack e nós de cluster do Windows Server com um modo de alocação de endereço IP baseado em DHCP: se os nós HCI do Azure Stack receberem um endereço IP de um servidor DHCP presente na rede física, você não precisará fornecer explicitamente um endereço IP ao serviço MEC, pois o serviço MOC também receberá um endereço IP do servidor DHCP.
Nós de cluster do Azure Stack HCI e do Windows Server com um modelo de alocação de IP estático: se os nós de cluster receberem endereços IP estáticos, você deverá fornecer explicitamente um endereço IP para o serviço de nuvem do MEC. O endereço IP do serviço MOC deve estar na mesma sub-rede que os endereços IP dos nós de cluster do Azure Stack HCI e do Windows Server. Para atribuir explicitamente um endereço IP para o serviço MEC, use o -cloudserviceCIDR Set-AksHciConfig parâmetro no comando. Certifique-se de inserir um endereço IP no formato CIDR, por exemplo: "10.11.23.45/16".

Comparar modelos de rede

O DHCP e o IP estático fornecem conectividade de rede em seu AKS na implantação do Azure Stack HCI e do Windows Server. Há vantagens e desvantagens em cada método. Em um alto nível, as seguintes considerações se aplicam:

DHCP - Não garante endereços IP de longa duração para alguns tipos de recursos em uma implantação AKS. - Suporta a expansão de endereços IP DHCP reservados se sua implantação ficar maior do que você previu inicialmente.

IP estático - Garante endereços IP de longa duração para todos os recursos em uma implantação AKS. - Como a expansão automática do pool de IP do nó Kubernetes não é suportada, talvez você não consiga criar novos clusters se tiver esgotado o pool de IP do nó Kubernetes.

A tabela a seguir compara a alocação de endereços IP para recursos entre modelos de rede IP estático e DHCP:

Funcionalidade	IP Estático	DHCP
Servidor de API de cluster Kubernetes	Atribuído estaticamente usando pool VIP.	Atribuído estaticamente usando pool VIP.
Nós do Kubernetes (em máquinas virtuais)	Atribuído usando o pool de IP do nó Kubernetes.	Atribuído dinamicamente.
Serviços de Kubernetes	Atribuído estaticamente usando pool VIP.	Atribuído estaticamente usando pool VIP.
VM do balanceador de carga HAProxy	Atribuído usando o pool de IP do nó Kubernetes.	Atribuído dinamicamente.
Serviço de nuvem local da Microsoft	Depende da configuração de rede física para o Azure Stack HCI e nós de cluster do Windows Server.	Depende da configuração de rede física para o Azure Stack HCI e nós de cluster do Windows Server.
Piscina VIP	Obrigatório	Obrigatório
Pool de IP da VM do nó do Kubernetes	Obrigatório	Sem suporte

Reservas mínimas de endereço IP para uma implantação do AKS

Independentemente do seu modelo de implantação, o número de endereços IP reservados permanece o mesmo. Esta seção descreve o número de endereços IP que você precisa reservar com base no seu modelo de implantação do AKS Arc.

Reserva mínima de endereço IP

No mínimo, você deve reservar o seguinte número de endereços IP para sua implantação:

Tipo de cluster	Nó do plano de controle	Nó de trabalho	Para operações de atualização	Balanceador de carga
Anfitrião AKS	Um IP	NA	Dois IP	NA
Cluster de carga de trabalho	Um IP por nó	Um IP por nó	5 IP	Um IP

Além disso, você deve reservar o seguinte número de endereços IP para seu pool VIP:

Tipo de recurso	Número de endereços IP
Servidor de API de cluster	1 por cluster
Serviços de Kubernetes	1 por serviço
Serviços de aplicativo	1 por serviço planejado

Como você pode ver, o número de endereços IP necessários é variável dependendo da arquitetura da implantação do AKS e do número de serviços executados no cluster do Kubernetes. Recomendamos reservar um mínimo de 256 endereços IP (/24 sub-rede) para sua implantação.

Percorrer um exemplo de implantação

Jane é uma administradora de TI que está começando com o AKS habilitado pelo Azure Arc. Ela deseja implantar dois clusters do Kubernetes: o cluster A do Kubernetes e o cluster B do Kubernetes em seu cluster HCI do Azure Stack. Ela também quer executar um aplicativo de votação em cima de seu grupo. Esse aplicativo tem três instâncias da interface do usuário front-end em execução nos dois clusters e uma instância do banco de dados back-end.

O cluster A do Kubernetes tem 3 nós do plano de controle e 5 nós de trabalho.
O cluster B do Kubernetes tem 1 nó do plano de controle e 3 nós de trabalho.
3 instâncias da interface do usuário front-end (porta 443).
1 instância do banco de dados back-end (porta 80).

Com base na tabela anterior, ela deve reservar:

3 endereços IP para o host AKS (um IP para o nó do plano de controle e dois IPs para executar operações de atualização).
3 endereços IP para os nós do plano de controle no cluster A (um IP por nó do plano de controle).
5 endereços IP para os nós de trabalho no cluster A (um IP por nó de trabalho).
6 endereços IP adicionalmente para o cluster A (cinco IPs para executar operações de atualização e 1 IP para balanceador de carga).
1 endereços IP para os nós do plano de controle no cluster B (um IP por nó do plano de controle).
3 endereços IP para os nós de trabalho no cluster B (um IP por nó de trabalho).
6 endereços IP adicionalmente para o cluster B (cinco IPs para executar operações de atualização e 1 IP para balanceador de carga).
2 endereços IP para os servidores de API de cluster Kubernetes (um IP por cluster Kubernetes).
3 endereços IP para o serviço Kubernetes (um endereço IP por instância da interface do usuário front-end, já que todos eles usam a mesma porta. O banco de dados de back-end pode usar qualquer um dos três endereços IP, desde que use uma porta diferente).

Como explicado anteriormente, Jane requer um total de 32 endereços IP para implantar o cluster. Jane deve, portanto, reservar uma sub-rede /26 para sua rede virtual.

Dividir endereços IP reservados com base em um modelo de rede IP estático

Embora o número total de endereços IP reservados permaneça o mesmo, o modelo de implantação determina como esses endereços IP são divididos entre grupos de IP. O modelo de rede IP estática tem dois pools de IP:

Pool de IP de VM de nó Kubernetes: para VMs de nó Kubernetes e VM de balanceador de carga. Esse pool de IP também inclui o endereço IP necessário para executar operações de atualização.
Pool de IP virtual: para o servidor de API do Kubernetes e serviços do Kubernetes.

Trabalhando com este exemplo, Jane deve dividir ainda mais esses endereços IP entre pools VIP e pools de IP de nó Kubernetes:

5 (dois para o servidor de API de cluster Kubernetes e três para serviços Kubernetes) dos 32 endereços IP de seu pool VIP.
27 (todos os endereços IP para seus nós Kubernetes e VMs subjacentes, as VMs do balanceador de carga e operações de atualização) para seu pool de IP do nó Kubernetes.

Dividir endereços IP reservados com base em um modelo de rede DHCP

Embora o número total de endereços IP reservados permaneça o mesmo, o modelo de implantação determina como esses endereços IP são divididos entre os grupos de IP. Conforme discutido na seção anterior, o modelo de rede DHCP tem um escopo IP:

Pool de IP virtual: para o servidor de API do Kubernetes e serviços do Kubernetes

Trabalhando com o exemplo anterior:

Jane deve reservar um total de 32 endereços IP ou uma sub-rede /26 em seu servidor DHCP.
Ela deve excluir 5 (dois para o servidor de API de cluster do Kubernetes e três para os serviços do Kubernetes) do escopo DHCP de 32 endereços IP para seu pool VIP.

Controladores de entrada

Durante a implantação de um cluster de destino, um HAProxyrecurso de balanceador de carga baseado é criado. O balanceador de carga é configurado para distribuir o tráfego para os pods em seu serviço em uma determinada porta. O balanceador de carga só funciona na camada 4, o que indica que o serviço não está ciente do aplicativo real; ou seja, ele não pode fazer considerações adicionais de roteamento.

Os controladores de entrada funcionam na camada 7 e podem usar regras mais inteligentes para distribuir o tráfego do aplicativo. Um uso comum de um controlador de entrada é rotear o tráfego HTTP para aplicativos diferentes com base na URL de entrada.

Próximas etapas

Este artigo aborda alguns dos conceitos de rede para implantar nós AKS no Azure Stack HCI. Para obter mais informações, consulte os seguintes artigos:

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