使用 Docker 和 Kubernetes 在生产环境中扩展微服务

主要观点:作者在 Azure 云环境中使用 K3s 部署 Python FastAPI 微服务,通过容器化、Kubernetes 管理等方式实现高效扩展和高可靠性。
关键信息:

  • 容器化 FastAPI 微服务,用 Docker 打包代码和依赖,如一个典型的 FastAPI 微服务的 Dockerfile。
  • 选择 K3s 是因其轻量级和低资源开销,在 Azure 虚拟机上部署可获得 Kubernetes 的好处。
  • 架构上通过 Azure 负载均衡器将流量导向 K3s 集群中的 Traefik 入口,各服务可水平扩展并通过共享数据库通信。
  • Kubernetes 部署时使用 YAML 配置文件,包含健康检查(如 livenessProbe 和 readinessProbe)以确保系统健壮。
  • 利用 Horizontal Pod Autoscaler 基于负载进行水平扩展,调整 autoscaling 行为以实现平滑扩展。
  • 重视 observability,设置集中式日志和集成 Prometheus 监控集群和应用指标,用 Grafana 提供实时性能可见性。
  • 负载平衡在 Azure 负载均衡器和 Kubernetes Service 中实现,提供内外服务的负载均衡。
  • 依靠自动化 CI/CD 管道进行代码构建、推送和部署,实现零停机滚动更新。
  • 在生产中得到的教训包括优雅关闭、调整滚动部署时间、平衡监控开销等。
    重要细节:
  • Dockerfile 从 slim Python 基础开始,安装所需包,复制代码并启动 Uvicorn。
  • K3s 控制平面内存和 CPU 占用少,适合微服务架构。
  • 健康检查探针防止向未准备好或挂起的实例发送请求,提高系统弹性。
  • HPA 根据 CPU 使用率自动调整 pod 副本数,保持低延迟。
  • 集中式日志方便调试,Prometheus 监控多种指标,Grafana 提供实时性能视图,分布式跟踪帮助定位瓶颈。
  • 负载平衡在不同层次实现,内部服务通过 Kubernetes Service 发现。
  • CI/CD 管道自动构建、推送和部署,从代码提交到生产运行几乎无需手动干预。
  • 生产中的经验教训有助于优化系统性能和可靠性。
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