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社区首页 >专栏 >构建高可用微服务架构:APISIX 网关与 K3S 集群的集成方案

构建高可用微服务架构:APISIX 网关与 K3S 集群的集成方案

原创
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行者深蓝
发布2024-03-18 23:30:25
4660
发布2024-03-18 23:30:25
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文章被收录于专栏:云原生应用工坊

背景概述

随着微服务架构的日益流行,企业正面临着构建高可用、可扩展且安全的微服务系统的挑战。在这种背景下,本方案提出了一种基于 APISIX 网关和 K3S 集群的微服务部署策略。这种策略不仅提高了系统的可用性和伸缩性,还简化了服务的发现和路由管理。

在本方案中,我们使用 K3S 集群在三台虚拟机上独立部署 APISIX 网关,将其配置为专属的应用网关(Gateway Ingress)。这样做可以有效地处理外部流量,并将其路由到相应的微服务。此外,我们还在同样的 K3S 集群中部署了配置中心和服务注册中心(如 Consul、Etcd 或 Nacos),以便 APISIX 网关能够使用外部服务注册中心进行服务发现。

对于微服务的部署,我们选择了 Kubernetes (K8S) 集群作为承载环境,其中包括前端的 React 应用和后端的 Python/Go 微服务。这些微服务在启动时会向外部服务注册中心注册其服务实例,从而实现服务的自动发现和管理。

为了确保流量的正确路由,我们在 APISIX 网关中配置了路由规则,根据请求的路径或其他属性将流量路由到相应的微服务。同时,我们还利用了 APISIX 的动态路由功能来自动更新路由规则,以匹配服务注册中心中的服务实例更改。

此外,为了解决跨域请求的问题,我们在 APISIX 网关中配置了跨域资源共享(CORS)策略,以允许前端应用跨域访问后端微服务。

最后,为了监控系统的性能和记录日志,我们配置了一系列监控和日志记录工具,如 Prometheus、Grafana 和 ELK,以收集和分析 APISIX 网关、微服务和服务注册中心的性能和日志数据。

部署方案设计

  • 部署 APISIX 网关集群: 在三台虚拟机 (VM) 上部署 K3S 集群,专门用于运行 APISIX 网关。 在 K3S 集群中部署 APISIX 网关实例,并配置为专属应用网关(Gateway Ingress)。 部署配置中心和服务注册中心
  • 在同三台 VM 上的 K3S 集群中部署配置中心和服务注册中心(如 Consul、Etcd 或 Nacos)。
  • 配置 APISIX 网关以使用外部服务注册中心进行服务发现。
  • 部署应用和微服务,在 Kubernetes (K8S) 集群中部署前端 React 应用和后端微服务(Python、Go 等)。
  • 配置微服务以在启动时向外部服务注册中心注册其服务实例。
  • 配置流量路由 在 APISIX 网关中配置路由规则,根据请求的路径或其他属性将流量路由到相应的微服务。可以使用 APISIX 的动态路由功能来自动更新路由规则,以匹配服务注册中心中的服务实例更改。
  • 配置跨域请求处理,在 APISIX 网关中配置跨域资源共享(CORS)策略,以允许前端应用跨域访问后端微服务。 监控和日志记录
  • 配置监控和日志记录工具(如 Prometheus、Grafana、ELK 等)以收集和分析 APISIX 网关、微服务和服务注册中心的性能和日志数据。

注意事项:

  1. 确保所有组件之间的网络连通性,以便流量可以正确路由和服务可以成功注册。
  2. 考虑使用安全措施(如 TLS/SSL 加密、API 密钥、身份验证和授权机制)来保护网关、服务和通信。
  3. 根据需要配置高可用性和负载均衡,以确保服务的稳定性和可靠性。

通过这种设计,您可以实现一个分布式的微服务架构,其中 APISIX 网关负责流量路由和跨域请求处理,配置中心和服务注册中心负责微服务的配置管理和服务发现,而应用和微服务则部署在 K8S 集群中以提供业务逻辑。

配置 示例

  1. 使用 helm 和 k3s 部署 APISIX
  2. 使用 helm 和 k3s 部署 配置中心和服务注册中心( Consul Nacos )
  3. 使用github action 和 argocd 部署 前端 React 应用和后端微服务(Python、Go 等
  4. APISIX 网关 配置流量路由 以及配置跨域请求处理
  5. 监控和日志 使用 prometheus 和 loki 以及APM

下面是根据您的要求提供的详细配置示例:

使用 Helm 和 K3s 部署 APISIX

首先,确保已经安装了 Helm 和 K3s。然后,添加 APISIX 的 Helm 仓库:

代码语言:shell
复制
helm repo add apisix https://charts.apiseven.com
helm repo update
helm install apisix apisix/apisix --namespace ingress-apisix --create-namespace \
  --set gateway.type=NodePort \
  --set admin.allow.ipList="{0.0.0.0/0}"

使用 Helm 和 K3s 部署配置中心和服务注册中心(Consul、Nacos)

  1. 使用 Helm 部署 Consul, 添加 Consul 的 Helm 仓库并更新:
代码语言:shell
复制
Copy code
helm repo add hashicorp https://helm.releases.hashicorp.com
helm repo update
helm install consul hashicorp/consul --namespace consul --create-namespace --set global.name=consul
  1. 使用 Helm 部署 Nacos, 添加 Nacos 的 Helm 仓库并更新:
代码语言:shell
复制
helm repo add nacos https://nacos-group.github.io/nacos-k8s
helm repo update
helm install nacos nacos/nacos --namespace nacos --create-namespace \
  --set replicaCount=1 \
  --set persistence.enabled=false

使用 GitHub Actions 和 Argo CD 部署前端 React 应用和后端微服务(Python、Go 等)

在 GitHub Actions 工作流中添加部署步骤,例如:

代码语言:yaml
复制
jobs:
  deploy:
    runs-on: ubuntu-latest
    steps:
      - uses: actions/checkout@v2
      - name: Set up Kubectl
        uses: azure/setup-kubectl@v1
      - name: Set up Argo CD
        uses: argoproj/setup-argocd@v1
      - name: Deploy to Argo CD
        run: |
          argocd login $ARGOCD_SERVER --username $ARGOCD_USERNAME --password $ARGOCD_PASSWORD
          argocd app create my-app --repo $REPO_URL --path $APP_PATH --dest-server $K8S_CLUSTER --dest-namespace $NAMESPACE
          argocd app sync my-app
    env:
      ARGOCD_SERVER: ${{ secrets.ARGOCD_SERVER }}
      ARGOCD_USERNAME: ${{ secrets.ARGOCD_USERNAME }}
      ARGOCD_PASSWORD: ${{ secrets.ARGOCD_PASSWORD }}
      REPO_URL: ${{ secrets.REPO_URL }}
      APP_PATH: ${{ secrets.APP_PATH }}
      K8S_CLUSTER: ${{ secrets.K8S_CLUSTER }}
      NAMESPACE: ${{ secrets.NAMESPACE }}

在 Argo CD 中配置应用程序以自动同步 GitHub 仓库中的更改。

APISIX 网关配置流量路由以及配置跨域请求处理

配置路由规则示例:

代码语言:yaml
复制
apiVersion: apisix.apache.org/v2beta3
kind: ApisixRoute
metadata:
  name: httpbin-route
  namespace: default
spec:
  http:
  - name: rule1
    match:
      hosts:
      - "example.com"
      paths:
      - "/get"
    backend:
      serviceName: httpbin
      servicePort: 80

配置跨域请求处理示例:

代码语言:yaml
复制
Copy code
apiVersion: apisix.apache.org/v2beta3
kind: ApisixRoute
metadata:
  name: cors-route
  namespace: default
spec:
  http:
  - name: rule1
    match:
      hosts:
      - "example.com"
      paths:
      - "/cors"
    backend:
      serviceName: httpbin
      servicePort: 80
    plugins:
    - name: cors
      enable: true
      config:
        allow_origins: "*"
        allow_methods: "GET,POST,PUT,DELETE,OPTIONS"
        allow_headers: "DNT,X-CustomHeader,Keep-Alive,User-Agent,X-Requested-With,If-Modified-Since,Cache-Control,Content-Type,Authorization"

监控和日志使用 Prometheus 和 Loki 以及 APM

使用 Helm 部署 Prometheus:

代码语言:shell
复制
Copy code
helm repo add prometheus-community https://prometheus-community.github.io/helm-charts
helm repo update
helm install prometheus prometheus-community/prometheus --namespace monitoring --create-namespace

使用 Helm 部署 Loki:

代码语言:shell
复制
Copy code
helm repo add grafana https://grafana.github.io/helm-charts
helm repo update
helm install loki grafana/loki-stack --namespace logging --create-namespace

配置 APISIX 以使用 APM 工具(如 SkyWalking)进行性能监控,具体配置根据所选 APM 工具而定。

请注意,这些示例仅作为参考,您可能需要根据您的具体需求和环境进行调整。

React 应用 (Hello World 示例)

创建一个新的 React 应用:

代码语言:shell
复制
Copy code
npx create-react-app react-hello-world
cd react-hello-world

修改 src/App.js 文件:

代码语言:javascript
复制
Copy code
import React from 'react';

function App() {
  return (
    <div className="App">
      <header className="App-header">
        <p>Hello World from React!</p>
      </header>
    </div>
  );
}
export default App;

Python 微服务 (Flask 示例)

创建一个新的 Python 文件 app.py:

代码语言:python
代码运行次数:0
复制
from flask import Flask
app = Flask(__name__)
@app.route('/')
def hello_world():
    return 'Hello World from Python Flask!'
if __name__ == '__main__':
    app.run(host='0.0.0.0', port=5000)

安装 Flask 并运行应用:

代码语言:shell
复制
pip install Flask
python app.py

Go 微服务 (Hello World 示例)

创建一个新的 Go 文件 main.go:

代码语言:go
复制
Copy code
package main

import (
    "fmt"
    "net/http"
)
func helloWorld(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
    fmt.Fprintf(w, "Hello World from Go!")
}
func main() {
    http.HandleFunc("/", helloWorld)
    http.ListenAndServe(":8080", nil)
}

运行 Go 应用:

代码语言:shell
复制
Copy code
go run main.go

这些示例分别展示了如何在 React、Python Flask 和 Go 中创建一个简单的 Hello World 应用。您可以根据需要进行扩展和修改以适应您的项目需求。

以下是一个完整的示例,包括 React 应用和后端微服务(Python Flask 和 Go)的 Hello World 示例,以及相应的 Dockerfile,如何注册到配置中心和服务注册中心,以及使用 IaC(基础设施即代码)和 Ansible 进行配置管理的方法。

React 应用 (Hello World 示例)

代码语言:shell
复制
App.js:
javascript
Copy code
import React from 'react';
function App() {
  return (
    <div className="App">
      <header className="App-header">
        <p>Hello World from React!</p>
      </header>
    </div>
  );
}

export default App;
代码语言:shell
复制
Dockerfile
Copy code
FROM node:14
WORKDIR /app
COPY package.json ./
RUN npm install
COPY . .
CMD ["npm", "start"]

Python Flask 微服务 (Hello World 示例)

代码语言:shell
复制
app.py:
python
Copy code
from flask import Flask

app = Flask(__name__)

@app.route('/')
def hello_world():
    return 'Hello World from Python Flask!'
if __name__ == '__main__':
    app.run(host='0.0.0.0', port=5000)
Dockerfile:
Dockerfile
Copy code
FROM python:3.8
WORKDIR /app
COPY requirements.txt ./
RUN pip install -r requirements.txt
COPY . .
CMD ["python", "app.py"]

Go 微服务 (Hello World 示例)

代码语言:shell
复制
main.go:
go
Copy code
package main

import (
    "fmt"
    "net/http"
)

func helloWorld(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
    fmt.Fprintf(w, "Hello World from Go!")
}

func main() {
    http.HandleFunc("/", helloWorld)
    http.ListenAndServe(":8080", nil)
}
代码语言:shell
复制
Dockerfile:
Dockerfile
Copy code
FROM golang:1.15
WORKDIR /app
COPY go.mod go.sum ./
RUN go mod download
COPY . .
RUN go build -o main .
CMD ["./main"]

注册到配置中心和服务注册中心

对于 Consul,可以使用 Consul 的 HTTP API 注册服务。例如,在 Flask 应用中,可以使用 requests 库在启动时向 Consul 注册服务:

代码语言:python
代码运行次数:0
复制
Copy code
import requests
import json

def register_service_with_consul():
    service = {
        "ID": "flask-service",
        "Name": "flask-service",
        "Tags": ["flask", "web"],
        "Address": "localhost",
        "Port": 5000,
        "Check": {
            "HTTP": "http://localhost:5000/health",
            "Interval": "10s"
        }
    }
    headers = {'Content-Type': 'application/json'}
    response = requests.put('http://localhost:8500/v1/agent/service/register',
                            data=json.dumps(service),
                            headers=headers)
    if response.status_code == 200:
        print("Successfully registered service with Consul")
    else:
        print("Failed to register service with Consul")

if __name__ == '__main__':
    register_service_with_consul()
    app.run(host='0.0.0.0', port=5000)

部署、上线、监控、发布

使用 Ansible playbook 进行配置管理和自动化部署。以下是一个简单的 Ansible playbook 示例,用于部署 Flask 应用:

代码语言:yaml
复制
- hosts: flask_servers
  tasks:
    - name: Build Docker image
      command: docker build -t flask-app .
      args:
        chdir: /path/to/flask/app

    - name: Run Docker container
      command: docker run -d -p 5000:5000 --name flask-container flask-app

使用 IaC 工具(如 Terraform)管理基础设施。以下是一个简单的 Terraform 配置示例,用于创建一个 AWS EC2 实例:

代码语言:hcl
复制
Copy code
provider "aws" {
  region = "us-west-2"
}

resource "aws_instance" "flask_server" {
  ami           = "ami-0c55b159cbfafe1f0"
  instance_type = "t2.micro"
  tags = {
    Name = "FlaskServer"
  }
}

使用 Prometheus 和 Grafana 进行监控和日志记录。可以配置 Prometheus 以抓取 Flask 应用的指标,并使用 Grafana 创建仪表板以可视化这些指标。

请注意,这些示例仅作为参考,您可能需要根据您的具体需求和环境进行调整。

原创声明:本文系作者授权腾讯云开发者社区发表,未经许可,不得转载。

如有侵权,请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除。

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目录
  • 背景概述
  • 部署方案设计
    • 配置 示例
      • 使用 Helm 和 K3s 部署 APISIX
    • 使用 Helm 和 K3s 部署配置中心和服务注册中心(Consul、Nacos)
    相关产品与服务
    微服务引擎 TSE
    微服务引擎(Tencent Cloud Service Engine)提供开箱即用的云上全场景微服务解决方案。支持开源增强的云原生注册配置中心(Zookeeper、Nacos 和 Apollo),北极星网格(腾讯自研并开源的 PolarisMesh)、云原生 API 网关(Kong)以及微服务应用托管的弹性微服务平台。微服务引擎完全兼容开源版本的使用方式,在功能、可用性和可运维性等多个方面进行增强。
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