Azure Kubernetes Service 部署管理與監控實戰

– 6 分鐘閱讀

在雲原生應用開發中，Kubernetes 已是容器編排的標準，但其管理複雜性是一大挑戰。Azure Kubernetes Service (AKS) 作為託管服務，旨在簡化此流程，將控制平面的維護責任轉移至雲端。本篇從技術實踐角度，闡述如何建立從程式碼到生產環境的完整工作流。內容涵蓋 AKS 叢集的基礎建置，並深入探討如何與 Azure Pipelines 整合，打造自動化的持續整合與持續部署（CI/CD）管道。此外，有效的監控是確保服務可靠性的基石，文章將分析如何運用原生工具與 Azure Monitor 等整合服務，對部署於 AKS 的應用程式進行全面的效能與健康狀態監控，形成一個穩健的開發維運閉環。

Azure Kubernetes Service (AKS) 實踐：部署、管理與監控

深入解析 Azure Kubernetes Service (AKS) 的創建與配置，學習如何將本地 Helm Chart 或應用程式部署到 AKS，並透過 Azure Pipelines 構建完整的 CI/CD 流程，同時探討 Kubernetes 應用程式的監控策略與工具

本節將聚焦於 Azure Kubernetes Service (AKS) 的實踐應用。我們將詳細介紹如何創建和配置 AKS 叢集，包括與 Azure Container Registry (ACR) 的整合，以及如何配置 kubeconfig 文件以連接到 AKS。隨後，我們將探討 AKS 的優勢，並著重於如何利用 Azure Pipelines 構建一個完整的 CI/CD 流程，實現應用程式的自動化部署到 AKS。最後，我們將深入了解 Kubernetes 應用程式的監控方法，包括使用 kubectl、Kubernetes Dashboard 以及其他監控工具。

Azure Kubernetes Service (AKS) 的創建與配置

AKS 是 Azure 提供的一項託管 Kubernetes 服務，它簡化了在 Azure 中部署、管理和擴展容器化應用程式的過程。

  1. AKS 的優勢:

    • 託管控制平面: Azure 負責 AKS 控制平面的部署、管理和維護，減輕了用戶的負擔。
    • 簡化部署與管理: 提供簡單的 API 和工具來部署和管理 Kubernetes 叢集。
    • 自動擴展: 支援節點自動擴展，根據工作負載需求自動調整節點數量。
    • 整合 Azure 服務: 與 Azure Container Registry (ACR)、Azure Monitor、Azure Active Directory (Azure AD) 等服務無縫整合。
    • 安全性: 提供諸如 Azure AD 整合、網絡策略、節點隔離等安全特性。

  2. 創建 AKS 服務:

    • Azure CLI: 使用 Azure CLI 是創建 AKS 叢集最常見和靈活的方式。 
      az group create --name myResourceGroup --location eastus # 創建資源組
az aks create --resource-group myResourceGroup --name myAKSCluster --node-count 1 --enable-addons monitoring --generate-ssh-keys
      • --resource-group: 指定叢集所在的資源組。
      • --name: AKS 叢集的名稱。
      • --node-count: 初始化節點的數量。
      • --enable-addons monitoring: 啟用 Azure Monitor for containers。
      • --generate-ssh-keys: 自動生成 SSH 密鑰用於節點訪問。
    • Azure Portal: 也可以通過 Azure 入口網站的可視化界面創建 AKS 叢集。

  3. 配置 kubeconfig 文件:

    • kubectl 是與 Kubernetes 叢集交互的命令行工具。它需要一個 kubeconfig 文件來獲取叢集的訪問憑證和 API 端點。
    • 獲取 AKS 的 kubeconfig: 
      az aks get-credentials --resource-group myResourceGroup --name myAKSCluster
      此命令會自動下載 AKS 叢集的憑證，並將其合併到您的本地 ~/.kube/config 文件中。
    • 驗證連接: 
      kubectl get nodes
      如果命令成功返回 AKS 節點列表，則表示連接成功。

  4. 與 Azure Container Registry (ACR) 整合:

    • 目的: 將構建好的 Docker 映像檔存儲在 ACR 中，然後 AKS 可以從 ACR 拉取這些映像檔來部署應用程式。
    • 創建 ACR: 
      az acr create --resource-group myResourceGroup --name myACRName --sku Basic
    • 將 AKS 叢集連接到 ACR: 
      az aks update --resource-group myResourceGroup --name myAKSCluster --attach-acr myACRName
      這會配置 AKS 的服務主體，使其擁有從 ACR 拉取映像檔的權限。

Azure Pipelines CI/CD 流程 for AKS

將 CI/CD 流程整合到 AKS 部署，可以實現應用程式的自動化構建、測試和部署。

  1. CI/CD 管道設計:

    • CI 階段:
      • 從 Git 倉庫獲取程式碼。
      • 構建 Docker 映像檔。
      • 將映像檔推送到 ACR。
      • （可選）運行單元測試。
    • CD 階段:
      • 觸發部署任務。
      • 使用 kubectl 或 Helm 將應用程式部署到 AKS 叢集。
      • （可選）運行整合測試或端到端測試。
      • （可選）執行滾動更新或藍綠部署。

  2. Azure Pipelines 配置:

    • 服務連接: 在 Azure Pipelines 中創建一個 Kubernetes 服務連接，指向您的 AKS 叢集。通常需要一個服務主體或託管身份。
    • ACR 服務連接: 創建一個 Azure Container Registry 服務連接，以便管道能夠推送映像檔。
    • YAML 管道: 定義 CI/CD 流程的 YAML 文件。
      • 構建任務: 使用 Docker@2 任務來構建和推送映像檔到 ACR。
      • 部署任務: 使用 Kubernetes@1 任務來部署到 AKS，可以執行 kubectl apply 或 helm upgrade 命令。

  3. 部署策略:

    • kubectl apply: 直接使用 Kubernetes YAML 文件進行部署。
    • Helm: 使用 Helm Chart 來部署和管理應用程式。這是一種更推薦的方式，因為它提供了更好的包管理和配置靈活性。
      • 在管道中，可以先打包自定義 Chart，然後使用 helm upgrade --install 命令部署到 AKS。

Kubernetes 應用程式監控

有效的監控是確保 Kubernetes 應用程式穩定運行和性能的關鍵。

  1. 使用 kubectl:

    • 查看 Pod 狀態: kubectl get pods
    • 查看 Pod 日誌: kubectl logs <pod-name>
    • 查看節點狀態: kubectl get nodes
    • 查看資源使用情況: kubectl top pods 和 kubectl top nodes (需要啟用 Metrics Server)。

  2. Kubernetes Dashboard:

    • 提供了一個 Web UI，用於可視化查看叢集狀態、部署、 Pods、 Services 等資源。
    • 可以直觀地監控資源使用情況、 Pod 健康狀態和部署進度。

  3. Azure Monitor for containers:

    • AKS 整合了 Azure Monitor，可以收集容器的性能指標、日誌和事件。
    • 提供儀表板來展示 CPU、記憶體使用率、網絡流量等關鍵指標。
    • 支援日誌分析和告警設置。

  4. 其他監控工具:

    • Prometheus & Grafana: 業界標準的開源監控解決方案，常與 Kubernetes 結合使用，提供強大的指標收集和可視化能力。
    • ELK Stack (Elasticsearch, Logstash, Kibana): 用於集中式日誌收集、處理和分析。

AKS 部署與監控流程圖示

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skinparam roundcorner 5
skinparam defaultFontName "Microsoft JhengHei UI"
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start

partition "AKS 應用部署與監控" {
  partition "AKS 環境設置" {
    :1. 創建 Azure 資源組;
    :2. 創建 AKS 叢集 (`az aks create`);
    :3. 創建 Azure Container Registry (ACR);
    :4. 配置 AKS 與 ACR 整合;
    :5. 獲取 AKS kubeconfig (`az aks get-credentials`);
  }

  partition "CI/CD 管道 (Azure Pipelines)" {
    partition "CI 階段" {
      :6. 程式碼提交觸發管道;
      :7. 構建 Docker 映像檔;
      :8. 推送映像檔到 ACR (`Docker@2` 任務);
    }
    partition "CD 階段" {
      :9. 觸發部署任務;
      :10. 使用 Helm 或 kubectl 部署到 AKS (`Kubernetes@1` 任務);
      :11. 部署應用程式 Chart/YAML 到 AKS;
    }
  }

  partition "應用程式監控" {
    partition "監控工具" {
      :kubectl (`get pods`, `logs`, `top`);
      :Kubernetes Dashboard (UI);
      :Azure Monitor for containers;
      :Prometheus & Grafana;
      :ELK Stack (日誌);
    }
    :12. 監控 Pod 狀態與資源使用;
    :13. 收集應用程式日誌與指標;
    :14. 設置告警與閾值;
  }
}

stop

@enduml

看圖說話：

此圖示全面展示了在 Azure Kubernetes Service (AKS) 上部署和監控應用程式的完整流程。開頭的「AKS 環境設置」部分，清晰地列出了創建 AKS 叢集、ACR 以及配置連接所需的關鍵步驟。接著，「CI/CD 管道 (Azure Pipelines)」部分，將流程細分為 CI 和 CD 兩個階段，詳細說明了如何通過 Azure Pipelines 自動化構建映像檔、推送到 ACR，以及最終部署到 AKS。圖示的核心是「應用程式監控」部分，它匯總了多種監控工具，包括 kubectl、Kubernetes Dashboard、Azure Monitor、Prometheus/Grafana 和 ELK Stack，強調了從 Pod 狀態到日誌和指標的全方位監控策略。這張圖為理解和實踐 AKS 上的應用部署與運維提供了一個清晰的路線圖。

縱觀現代管理者的多元挑戰，採納以 Azure Kubernetes Service (AKS) 為核心的雲原生實踐，不僅是單純的技術架構升級，更是對組織研發與維運績效框架的系統性重塑。其整合價值並非體現在單獨的叢集建置，而在於將 CI/CD 自動化管道與全方位監控融合成一個高效的反饋閉環。然而，實踐中的關鍵瓶頸往往不在於技術指令的掌握，而在於團隊思維的轉變——從傳統分工過渡到 DevOps 協作文化，以及克服 Kubernetes 內在複雜性所帶來的學習曲線。將此自動化與監控體系視為核心產品進行投資，而非事後附加功能，才是釋放其全部績效潛力的關鍵。

展望未來二至三年，技術焦點將從「部署自動化」轉向「維運智能化」。AIOps 與監控體系的深度整合，將透過預測性擴展與自動化異常修復，把系統效能與穩定性推升至全新層次。

玄貓認為，這套實踐框架是提升團隊績效與商業敏捷性的關鍵投資，值得追求技術卓越的管理者優先佈局。

玄貓

玄貓

技術愛好者，專注於分享程式開發、雲端技術與 AI 應用的心得體會。