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Azure Kubernetes 服务 (AKS) 中的可用性区域

项目
02/08/2025

当数据中心发生故障时，可用性区域可以帮助你保护应用程序和数据。这些区域是 Azure 地区中独特的物理位置。每个区域包含一个或多个配备了独立电源、冷却设备和网络的数据中心。

通过将 AKS 与可用性区域配合使用，能够以物理方式在单个区域内的不同可用性区域之间分配资源，从而提高可靠性。在多个区域中部署节点不会产生额外的费用。

本文介绍了如何配置 AKS 资源以使用可用性区域。

AKS 资源

此图显示了在创建 AKS 群集时创建的 Azure 资源：

AKS 控制面板

Microsoft 将 AKS 控制平面、Kubernetes API 服务器以及 scheduler 和 etcd 等服务作为托管服务进行托管。 Microsoft 将控制平面复制到多个区域中。

群集的其他资源部署在 Azure 订阅中的托管资源组中。默认情况下，此资源组以“MC_”（表示托管群集）为前缀，并包含以下资源：

节点池

节点池在 Azure 订阅中作为虚拟机规模集创建。

创建 AKS 群集时，需要一个系统节点池并且会自动创建它。它托管着关键系统 Pod，例如 CoreDNS 和 metrics-server。你可以向 AKS 群集中添加更多用户节点池来托管你的应用程序。

可以通过三种方式来部署节点池：

跨区域
区域对齐
区域

对于系统节点池，使用的区域数是在创建群集时配置的。

跨区域

跨区域规模集将使用 --zones 参数指定所选区域，从而将节点分散到所有选定区域。

# Create an AKS Cluster, and create a zone spanning System Nodepool in all three AZs, one node in each AZ
az aks create --resource-group example-rg --name example-cluster --node-count 3 --zones 1, 2, 3
# Add one new zone spanning User Nodepool, two nodes in each
az aks nodepool add --resource-group example-rg --cluster-name example-cluster --name userpool-a  --node-count 6 --zones 1, 2, 3

AKS 自动平衡区域之间的节点数。

如果发生区域性中断，则受影响区域中的节点可能会受到影响，而其他可用性区域中的节点不受影响。

区域对齐

每个节点都对齐（固定）到一个特定区域。为具有三个可用性区域的地区创建三个节点池：

# # Add three new zone aligned User Nodepools, two nodes in each
az aks nodepool add --resource-group example-rg --cluster-name example-cluster --name userpool-x  --node-count 2 --zones 1
az aks nodepool add --resource-group example-rg --cluster-name example-cluster --name userpool-y  --node-count 2 --zones 2
az aks nodepool add --resource-group example-rg --cluster-name example-cluster --name userpool-z  --node-count 2 --zones 3

要求节点之间的延迟较低时，可以使用此配置。对于缩放操作或当使用群集自动缩放程序时，它还可提供更精细的控制。

注意

如果跨节点池部署单个工作负载，建议将 --balance-similar-node-groups 设置为 true，以在纵向扩展操作期间为工作负载保持区域间的节点均衡分布。

地区性（不使用可用性区域）

如果未在部署模板 ("zones"=[] or "zones"=null) 中设置区域分配，则使用“地区性”模式。

在此配置中，节点池会创建地区性（非区域固定）实例，并在整个地区中隐式放置实例。无法保证跨区域均衡或分布，也无法保证实例位于同一可用性区域中。

在发生罕见的完全区域性中断时，节点池中的任何或所有实例都可能受到影响。

若要验证节点位置，请运行以下命令：

kubectl describe nodes | grep -e "Name:" -e "topology.kubernetes.io/zone"

NAME                                REGION   ZONE
aks-nodepool1-34917322-vmss000000   eastus   eastus-1
aks-nodepool1-34917322-vmss000001   eastus   eastus-2
aks-nodepool1-34917322-vmss000002   eastus   eastus-3

部署

Pod

Kubernetes 了解 Azure 可用性区域，并且可以在不同区域中的节点之间平衡 Pod。如果某个区域变得不可用，则 Kubernetes 会自动将 Pod 移离受影响的节点。

如已知标签、注释和排斥中所述，Kubernetes 使用 topology.kubernetes.io/zone 标签在可用的不同区域中自动分发复制控制器或服务中的 pod。

若要查看哪些 Pod 正在运行，请运行以下命令：

  kubectl describe pod | grep -e "^Name:" -e "^Node:"

“maxSkew”参数描述 Pod 可能分布不均的程度。假设有三个区域和三个副本，将此值设置为 1 可确保每个区域至少有一个 Pod 正在运行：

kind: Pod
apiVersion: v1
metadata:
  name: myapp
spec:
  replicas: 3
  topologySpreadConstraints:
  - maxSkew: 1
    topologyKey: "topology.kubernetes.io/zone"
    whenUnsatisfiable: DoNotSchedule # or ScheduleAnyway
  containers:
  - name: pause
    image: registry.k8s.io/pause:3.1

存储和卷

默认情况下，Kubernetes 版本 1.29 及更高版本使用采用区域冗余存储 (ZRS) 的 Azure 托管磁盘进行永久性卷声明。

为了增强应用程序的复原能力，并保护数据免受数据中心故障的影响，会在区域之间复制这些磁盘。

在 ZRS 中使用标准 SSD 的永久性卷声明的示例：

apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
    name: azure-managed-disk
spec:
  accessModes:
  - ReadWriteOnce
  storageClassName: managed-csi
  #storageClassName: managed-csi-premium
  resources:
    requests:
      storage: 5Gi

对于区域对齐部署，你可以在将 skuname 参数设置为 LRS（本地冗余存储）的情况下创建新的存储类。然后，可以在永久性卷声明 (PVC) 中使用这个新存储类。

虽然 LRS 磁盘成本较低，但它们不是区域冗余的，不支持将磁盘附加到不同区域中的节点。

LRS 标准 SSD 存储类的示例：

kind: StorageClass

metadata:
  name: azuredisk-csi-standard-lrs
provisioner: disk.csi.azure.com
parameters:
  skuname: StandardSSD_LRS
  #skuname: PremiumV2_LRS

负载均衡器

Kubernetes 默认情况下会部署 Azure 标准负载均衡器，用于在一个地区中的所有区域之间均衡入站流量。如果某个节点变得不可用，则负载均衡器会将流量重新路由到正常运行的节点。

使用 Azure 负载均衡器的示例服务：

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: example
spec:
  type: LoadBalancer
  selector:
    app: myapp
  ports:
    - port: 80
      targetPort: 8080

重要

2025 年 9 月 30 日，基本负载均衡器将停用。有关详细信息，请查看官方公告。如果当前使用的是基本负载均衡器，请确保在停用日期之前将其升级到标准负载均衡器。

限制

使用可用性区域时，以下限制适用：

请参阅 AKS 中的配额、虚拟机大小限制和地区可用性。
创建节点池后，无法更改使用的可用性区域数。
大多数地区都支持可用性区域。可在此处找到列表。

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