K8S高可用Web应用部署方案

以下是基于 Kubernetes 的高可用 Web 应用部署方案，满足多副本、跨可用区容灾、HTTPS 配置以及滚动更新和回滚的需求：

一、架构设计

1. 多副本 + 跨可用区容灾

   • 使用 Kubernetes 的 Deployment 部署多副本应用，并通过 Pod 反亲和性 将 Pod 分散到不同可用区。
   • 使用 Cluster Autoscaler 自动扩缩节点，确保资源充足。

2. 通过 Ingress 暴露服务并配置 HTTPS

   • 使用 Ingress Controller （如 Nginx Ingress）暴露服务，并通过 Cert-Manager 自动管理 TLS 证书。

3. 滚动更新和回滚机制

   • 使用 Deployment 的滚动更新策略，逐步替换旧版本 Pod。
   • 通过 kubectl rollout 命令实现版本回滚。

二、详细实现步骤

1. 多副本 + 跨可用区容灾

1.1 创建 Deployment

• 使用以下 YAML 文件创建 Deployment，部署 3 个副本：

  apiVersion: apps/v1
  kind: Deployment
  metadata:
    name: web-app
    namespace: default
  spec:
    replicas: 3
    selector:
      matchLabels:
        app: web-app
    template:
      metadata:
        labels:
          app: web-app
      spec:
        affinity:
          podAntiAffinity:
            requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
            - labelSelector:
                matchExpressions:
                - key: app
                  operator: In
                  values:
                  - web-app
              topologyKey: topology.kubernetes.io/zone
        containers:
        - name: web-app
          image: my-web-app:1.0.0
          ports:
          - containerPort: 80
          resources:
            requests:
              cpu: "100m"
              memory: "128Mi"
            limits:
              cpu: "500m"
              memory: "512Mi"

  • 关键点 ：

    • replicas: 3 ：部署 3 个副本。
    • podAntiAffinity ：确保 Pod 分散到不同可用区。

1.2 创建 Service

• 使用以下 YAML 文件创建 Service，暴露 Deployment：

  apiVersion: v1
  kind: Service
  metadata:
    name: web-app
    namespace: default
  spec:
    selector:
      app: web-app
    ports:
    - protocol: TCP
      port: 80
      targetPort: 80

2. 通过 Ingress 暴露服务并配置 HTTPS

2.1 安装 Ingress Controller

• 使用 Helm 安装 Nginx Ingress Controller：

  helm repo add ingress-nginx https://kubernetes.github.io/ingress-nginx
  helm install ingress-nginx ingress-nginx/ingress-nginx

2.2 安装 Cert-Manager

• 使用 Helm 安装 Cert-Manager：

  helm repo add jetstack https://charts.jetstack.io
  helm install cert-manager jetstack/cert-manager \
    --namespace cert-manager \
    --create-namespace \
    --set installCRDs=true

2.3 创建 Ingress 资源

• 使用以下 YAML 文件创建 Ingress，配置 HTTPS：

  apiVersion: networking.k8s.io/v1
  kind: Ingress
  metadata:
    name: web-app
    namespace: default
    annotations:
      nginx.ingress.kubernetes.io/ssl-redirect: "true"
      cert-manager.io/cluster-issuer: "letsencrypt-prod"
  spec:
    tls:
    - hosts:
      - my-web-app.example.com
      secretName: web-app-tls
    rules:
    - host: my-web-app.example.com
      http:
        paths:
        - path: /
          pathType: Prefix
          backend:
            service:
              name: web-app
              port:
                number: 80

  • 关键点 ：

    • tls ：配置 HTTPS，使用 Cert-Manager 自动签发 Let’s Encrypt 证书。
    • host ：替换为实际域名。

3. 实现滚动更新和回滚机制

3.1 滚动更新

• 更新 Deployment 的镜像版本：

  kubectl set image deployment/web-app web-app=my-web-app:2.0.0

• Kubernetes 会自动执行滚动更新，逐步替换旧版本 Pod。

3.2 回滚机制

• 查看 Deployment 的更新历史：

  kubectl rollout history deployment/web-app

• 回滚到上一个版本：

  kubectl rollout undo deployment/web-app

• 回滚到指定版本：

  kubectl rollout undo deployment/web-app --to-revision=2

三、验证与测试

1. 验证多副本与跨可用区容灾

   • 查看 Pod 分布：

     kubectl get pods -o wide

   • 确认 Pod 分散到不同可用区。

2. 验证 HTTPS 配置

   • 访问 https://my-web-app.example.com ，确认证书有效且服务正常。

3. 验证滚动更新与回滚

   • 更新镜像版本，观察 Pod 替换过程。
   • 执行回滚，确认应用恢复到旧版本。

四、总结

通过以上方案，可以实现高可用的 Web 应用部署，满足多副本、跨可用区容灾、HTTPS 配置以及滚动更新和回滚的需求。关键点包括：

• 使用 Deployment 和 Pod 反亲和性实现多副本与跨可用区容灾。
• 使用 Ingress 和 Cert-Manager 配置 HTTPS。
• 利用 Deployment 的滚动更新和回滚机制实现无缝升级与回退。