17、扩展云拓扑与架构价值解析

扩展云拓扑与架构价值解析

1. 云拓扑相关概念

云的拓扑结构指的是云在网络层面的物理和逻辑组件的相互连接方式。在典型的 Kubernetes 配置中，拓扑结构相对简单，是一种“扁平”拓扑，所有节点通常位于同一个数据中心，通过 Pod 网络内部连接，使用仅在网络内可路由的“内部”IP 地址，网络内的任何 Pod 都可通过 IP 地址访问其他 Pod。这种集群中主要的拓扑问题是 Pod 如何调度到各个节点上。

云拓扑涉及多个层面的概念：
- 可用性区域（Availability Zones） ：许多数据中心会划分为多个可用性区域，同一数据中心内的各可用性区域在拓扑上“接近”，但拥有独立的电力和网络供应。理论上，一个区域的灾难不会影响其他区域，但实际中隔离效果可能不如宣传的那样好。同一可用性区域内的节点可共享负载均衡器、缓存服务器等资源，同一数据中心内不同可用性区域的节点可视为在同一网络中。
- 区域（Regions） ：区域本质上是相互分离的数据中心，可能位于不同城镇甚至不同大陆，物理上相互隔离，访问不同区域的资源需要通过公共互联网。
- 外边缘（Outer Edge） ：通常指用户自己的设备，与外边缘交互包括将处理任务卸载到用户设备、在用户设备上缓存数据或图像、预加载数据等，甚至让用户设备参与服务器或其他用户的活动。

2. Kubernetes 对扩展拓扑的处理

历史上，Kubernetes 倾向于“扁平”拓扑，仅在节点层面处理拓扑问题。要实现更具拓扑感知的集群，要么巧妙地对节点进行配置和标记，要么为每个拓扑单元提供