開始使用叢集登錄

發行項
11/07/2024

使用 Azure 操作員服務管理員（AOSM）叢集登錄改善雲端原生網路功能的復原能力（CR）

檔歷程記錄

建立與首次發行：2024 年 7 月 26 日
HA 更新：2024 年 10 月 16 日
已更新 GC：2024 年 11 月 5 日

功能依存性

這項功能需要下列最低環境：

最低 AOSM ARM API 版本：2023-09-01
第一版，沒有網路函式（NF） kubernetes 擴充功能的高可用性（HA）：1.0.2711-7
第一個版本，使用HA for NF kubernetes擴充功能：2.0.2810-144
第一個版本，具有 NF kubernetes 擴充功能的 GC：2.0.2860-160

叢集登錄概觀

Azure Operator Service Manager (AOSM) 叢集登錄 (CR) 可在 Nexus K8s 叢集中啟用容器映像的本機複本。在啟用叢集登錄的情況下安裝容器化網路功能時，容器映像會從遠端 AOSM 成品存放區提取，並儲存至此本機叢集登錄。使用變動 Webhook 時，叢集登錄會自動攔截映像要求，並取代本機登錄路徑，以避免發行者封裝變更。使用叢集登錄時，CNF 對容器映像的存取在與遠端成品存放區的連線中斷時仍然存在。

主要使用案例和優點

不僅在使用 AOSM 成品存放區進行初始部署期間，雲端原生網路功能 (CNF) 需要存取容器映像，還要讓網路功能保持運作。其中一些案例包括：

Pod 重新啟動：停止和啟動 Pod 可能導致叢集節點從登錄提取容器映像。
Kubernetes 排程器作業：在 Pod 至節點指派期間，根據排程器設定檔規則，如果新節點沒有本機快取的容器映像，節點會從登錄提取容器映像。

使用 AOSM 叢集登錄的優點：

提供必要的本機映射，以防止 CNF 中斷與 AOSM 成品存放區的連線遺失。
減少 AOSM 成品存放區上的映像提取數目，因為每個叢集節點現在只會從本機登錄提取映像。
使用變動 Webhook 來取代適當的本機登錄 URL 路徑，以克服格式不正確的登錄 URL 問題。

叢集登錄的運作方式

AOSM 叢集登錄是使用網路函式操作員（NFO） Arc K8s 擴充功能來啟用。下列 CLI 顯示如何在 Nexus K8s 叢集上啟用叢集登錄。

az k8s-extension create --cluster-name
                        --cluster-type {connectedClusters}
                        --extension-type {Microsoft.Azure.HybridNetwork}
                        --name
                        --resource-group
                        --scope {cluster}
                        --release-namespace {azurehybridnetwork}
                        --release-train {preview, stable}
                        --config Microsoft.CustomLocation.ServiceAccount=azurehybridnetwork-networkfunction-operator
                        [--auto-upgrade {false, true}]
                        [--config global.networkfunctionextension.enableClusterRegistry={false, true}]
                        [--config global.networkfunctionextension.enableLocalRegistry={false, true}]
                        [--config global.networkfunctionextension.enableEarlyLoading={false,true}]
                        [--config global.networkfunctionextension.clusterRegistry.highAvailability.enabled={true, false}]
                        [--config global.networkfunctionextension.clusterRegistry.autoScaling.enabled={true, false}]
                        [--config global.networkfunctionextension.webhook.highAvailability.enabled={true, false}]
                        [--config global.networkfunctionextension.webhook.autoScaling.enabled={true, false}]
                        [--config global.networkfunctionextension.clusterRegistry.storageClassName=]
                        [--config global.networkfunctionextension.clusterRegistry.storageSize=]
                        [--config global.networkfunctionextension.webhook.pod.mutation.matchConditionExpression=]
                        [--config global.networkfunctionextension.clusterRegistry.clusterRegistryGCCadence=]
                        [--config global.networkfunctionextension.clusterRegistry.clusterRegistryGCThreshold=]
                        [--version]

在 Network Function Operator Arc K8s 延伸模組中啟用叢集登錄功能時，從 AOSM 成品存放區部署的任何容器映像都可以在 Nexus K8s 叢集中進行本機存取。使用者可選擇叢集登錄的永續性儲存體大小。

注意

如果使用者未提供任何輸入，則會使用預設永續性磁碟區 100 GB。

叢集登錄元件

叢集登錄功能會在目標邊緣叢集上部署協助程式Pod，以協助NFO擴充功能。

元件協調器

此主要 Pod 會負責協調 K8sBridge 所建立的自定義資源物件（CLO）元件，以及叢集上執行的 Microsoft.Kubernetes 資源提供者（RP）、混合式轉送和 Arc 代理程式。

Pod 變動 Webhook

這些 Pod 會實作 Kubernetes 變動許可 Webhook，以提供變動 API 的實例。變動 API 會執行兩件事：
- 它會修改本機登錄IP的映像登錄路徑，取代AOSM成品存放區 Azure 容器登錄（ACR）。
- 它會在邊緣叢集上建立成品CR。

成品協調器

此 Pod 會協調變動 Webhook 所建立的成品 CLO。

登錄

此 Pod 會儲存和擷取 CNF 的容器映像。

叢集登錄垃圾收集

AOSM 叢集擴充功能會執行背景垃圾收集（GC）工作，以定期清除容器映像。此作業會根據排程執行、檢查叢集登錄使用量是否已達到指定的臨界值，如果是的話，請起始垃圾收集程式。作業排程和閾值是由用戶設定，但根據預設，作業每天會以 0% 使用率閾值執行一次。

清除垃圾映像指令清單

AOSM 會維護 Pod 擁有者資源與叢集登錄中取用映射之間的參考。起始映像清除程式時，系統會識別未連結至任何 Pod 的映射，發出虛刪除以從叢集登錄中移除它們。這種類型的虛刪除不會立即釋放叢集登錄儲存空間。實際移除映像檔取決於下面概述的NCF散發登錄垃圾收集。

注意

Pod 擁有者與其容器映像之間的參考可確保 AOSM 不會錯誤地刪除映像。例如，如果複本集 Pod 關閉，AOSM 將不會取值容器映射。刪除複本集時，AOSM 只會取值容器映像。相同的原則適用於 Kubernetes 作業和精靈集所管理的 Pod。

NCF 垃圾收集分佈

AOSM 會使用 #D690942CF17A7494DA7FBBC7D5CF9719E NCF 散發登錄來設定叢集登錄。因此，AOSM 依賴垃圾收集所提供的垃圾收集功能 |NCF 分佈。整體而言，它會遵循標準 2 階段「標記和掃掠」程式來刪除圖像檔，以釋放登錄儲存空間。

注意

此程式需要只讀模式中的叢集登錄。如果映像在登錄不在唯讀模式時上傳，則會有錯誤地刪除映射層而導致映像損毀的風險。登錄需要鎖定只讀模式，持續時間最多 1 分鐘。因此，當叢集登錄處於只讀模式時，AOSM 會延遲其他 NF 部署。

垃圾收集組態參數

下列參數會設定垃圾收集工作的排程和臨界值。

global.networkfunctionextension.clusterRegistry.clusterRegistryGCCadence
global.networkfunctionextension.clusterRegistry.clusterRegistryGCThreshold
如需更多組態詳細數據，請參閱最新的網路功能擴充功能安裝指示

高可用性和復原考慮

AOSM NF 擴充功能會使用變動的 Webhook 和邊緣登錄來支援主要功能。

將 Helm 圖表上線，而不需要自定義影像路徑。
本機叢集登錄，可加速Pod作業，並啟用中斷連線的模式支援。這些基本元件必須具有高可用性和復原性。

HA 變更摘要

使用 HA、叢集登錄和 Webhook Pod 現在支援至少三個複本和五個複本的複本集。複本集金鑰組態如下所示：

使用漸進式推出升級策略。
PodDisruptionBudgets （PDB）用於自願中斷期間的可用性。
Pod 反親和性可用來將 Pod 平均分散到節點。
整備探查可用來確保Pod在提供流量之前已就緒。
AOSM 工作負載 Pod 只會指派給系統節點集區。
Pod 會在 CPU 和記憶體負載下水平調整。

複本

執行多個復本或應用程式複本的叢集提供第一層備援。叢集登錄和 Webhook 都定義為 'kind：deployment'，至少有三個複本。

DeploymentStrategy

rollUpdate策略可用來協助實現零停機時間升級，並支援逐步推出應用程式。默認 MaxUnavailable 設定一次只允許關閉一個 Pod，直到建立足夠的 Pod 以滿足備援原則為止。

Pod 中斷預算

原則中斷預算（PDB）可保護 Pod 免於自願中斷，並且會與 Deployment、ReplicaSet 或 StatefulSet 物件一起部署。若為 AOSM 運算子 Pod，則會使用具有 minAvailable 參數 2 的 PDB。

Pod 反親和性

Pod 反親和性可控制應用程式Pod在叢集中多個節點之間的散發。使用HA時，AOSM Pod 反親和性會使用下列參數：
- 排程模式可用來定義強制執行規則的嚴格程度。
  - requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution（Hard）： Pod 必須以符合已定義規則的方式進行排程。如果沒有符合規則需求的拓撲可供使用，則不會排程Pod。
  - preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution（Soft）：此規則類型表示排程 Pod 的喜好設定，但不會強制執行嚴格的需求。如果可用的拓撲符合喜好設定準則，Kubernetes 會排程 Pod。如果沒有這類拓撲可供使用，則 Pod 仍可在不符合喜好設定的其他節點上排程。
- 標籤選取器是用來以套用同質的特定 Pod 為目標。
- 拓撲金鑰可用來定義節點需求。
根據設計，Nexus 節點放置會平均分散到區域，因此將Pod分散到節點也會提供區域性備援。
AOSM 運算子 Pod 會使用具有加權 100 的軟式反親和性，並使用以節點主機名為基礎的拓撲密鑰。

儲存體

由於 AOSM 邊緣登錄有多個復本分散到節點，因此永續性磁碟區必須支援 ReadWriteMany （RWX）存取模式。 Nexus 叢集上提供PVC「nexus-shared」磁碟區，並支援 RWX 存取模式。

透過整備探查進行監視

AOSM 會使用 HTTP 整備探查來知道容器何時準備好開始接受流量。當所有容器就緒時，Pod 就會被視為就緒。當 Pod 尚未就緒時，它會從服務負載平衡器中移除。

系統節點集區

所有 AOSM 操作員 Pod 都會指派給系統節點集區。此集區可防止設定錯誤或Rouge 應用程式 Pod 影響系統 Pod。

平行縮放

在 Kubernetes 中，HorizontalPodAutoscaler （HPA）會自動更新工作負載資源，目的是自動調整工作負載以符合需求。 AOSM 操作員 Pod 已設定下列 HPA 原則參數;
- 最小復本為三個。
- 最多五個複本。
- cpu 和記憶體為 80% 的 targetAverageUtilization。

資源限制

資源限制可用來防止 AOSM Pod 執行所在節點上的資源多載。 AOSM 使用兩個資源參數來限制 CPU 和記憶體耗用量。
- 資源要求 - 應保留給 Pod 的最低數量。此值應設定為應用程式正常負載下的資源使用量。
- 資源限制 - 如果使用量達到終止限制，Pod 應該使用的最大數量。所有 AOSM 操作員容器都會設定適當的要求、CPU 和記憶體的限制。

已知的HA限制

系統代理程式集區中具有單一作用中節點的 Nexus AKS （NAKS）叢集不適用於高可用性。 Nexus 生產拓撲必須在系統代理程式集區中使用至少三個作用中的節點。
nexus-shared storage 類別是網路文件系統（NFS）記憶體服務。此 NFS 記憶體服務適用於每個雲端服務網路（CSN）。連結至 CSN 的任何 Nexus Kubernetes 叢集都可以從這個共用存放集區佈建永續性磁碟區。儲存集區目前限製為網路雲端（NC） 3.10 的 1 TiB 大小上限，其中 AS NC 3.12 有 16 TiB 選項。
Pod 反親和性只會處理 Pod 的初始放置、後續的 Pod 調整和修復，遵循標準 K8s 排程邏輯。

常見問題集

是否可以搭配先前部署的 CNF 應用程式使用 AOSM 叢集登錄？

如果 CNF 應用程式已在沒有叢集登錄的情況下部署，則不會自動使用容器映像。必須先啟用叢集登錄，才能使用 AOSM 部署網路功能。

我可在部署之後變更儲存體大小嗎？

在初始部署之後，無法修改儲存體大小。建議將磁碟區大小設定為起始大小的 3 倍到 4 倍。

我可以列出目前儲存在叢集存放庫中的檔案嗎？

下列命令可用來列出人類可讀取格式的檔案：

 kubectl get artifacts -A -o jsonpath='{range .items[*]}{.spec.sourceArtifact}'

這個指令應該產生類似下列的輸出：

 ppleltestpublisheras2f88b55037.azurecr.io/nginx:1.0.0

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