29、优化Azure应用程序：扩展与内容分发指南

优化Azure应用程序：扩展与内容分发指南

1. Azure应用程序扩展

在Azure中，不同的服务有着不同的扩展方式。对于Azure函数应用（Function App），你可以通过在应用设置里提供 WEBSITE_MAX_DYNAMIC_APPLICATION_SCALE_OUT 的值来控制实例的最大数量。并且，如果将函数应用实例连接到Azure Application Insights实例，就能通过实时指标流功能来查看有多少工作进程。

接下来重点介绍Azure Service Fabric的扩展。Azure Service Fabric集群有两种扩展方式：
- 手动扩展 ：在集群配置中选择合适的选项。
- 编程扩展 ：使用Azure SDK。

在开始创建集群时，就要选择节点类型及其配置，这会决定集群的特性。Azure Service Fabric服务的扩展类似于虚拟机（VM）的扩展，因为它基于包含不确定数量虚拟机的节点，也就是依赖于伸缩集。

建议提前设置好能处理规划负载的集群，而不是在压力下进行扩展，特别是在需要严格事务保证的情况下，因为这可能会影响扩展时间。要扩展集群，可以使用与之关联的伸缩集的扩展功能。另外，也可以使用ARM模板，示例代码如下：

"resources":[
    {
      "type":"Microsoft.Compute/virtualMachineScaleSets",
      "apiVersion":"2017-03-30",
      "name":"[parameters('<scale-set-name>')]",
      "location":"[resourceGroup().location]",
      "sku":{
        "name":"[parameters('<sku>')]",
        "tier":"<tier>",
        "capacity":"[parameters('<capacity>')]"
      }
    }
]

通过提供 <capacity> 值，就能轻松更改为Service Fabric集群提供动力的虚拟机数量。

使用Azure SDK扩展集群也是一个选择。虽然已经有手动/自动扩展功能，但在一些高级场景下，使用自定义控制器扩展更合适，比如：
- 使用自动扩展无法使用的自定义指标进行扩展。
- 在扩展发生前执行额外操作。
- 对关键工作负载的扩展操作进行完全控制。

要获取Azure计算SDK，需下载以下NuGet包： Microsoft.Azure.Management.Fluent 。对于其他语言（如Java或Python）也有类似的库。以下是使用C#扩展集群的代码示例：

var vmScaleSet = AzureClient.VirtualMachineScaleSets.GetById(ScaleSetId);
var capacity = (int)Math.Min(MaximumNodeCount, vmScaleSet.Capacity + 1);
vmScaleSet.Update().WithCapacity(capacity).Apply();

Java代码如下：

vmScaleSet.update().withCapacity(capacity).apply();

同样，也可以使用上述代码缩小集群规模，但要注意不能缩小到低于集群的可靠性级别，否则会使集群不稳定。如果使用的可靠性级别高于青铜级，未使用的机器会自动移除；否则，需要手动移除。移除不再需要的节点的操作如下：

await client.ClusterManager.DeactivateNodeAsync(node.NodeName, NodeDeactivationIntent.RemoveNode);
scaleSet.Update().WithCapacity(capacity).Apply();
await client.ClusterManager.RemoveNodeStateAsync(node.NodeName);

这些操作分别是：
1. 停用并从集群中移除节点。
2. 减少伸缩集的容量。
3. 移除节点状态。

要找到要移除的节点，需要查询集群并寻找最近添加的机器，示例代码如下：

using (var client = new FabricClient())
{
    var node = (await client.QueryManager.GetNodeListAsync())
        .Where(n => n.NodeType.Equals(NodeTypeToScale, StringComparison.OrdinalIgnoreCase))
        .Where(n => n.NodeStatus == System.Fabric.Query.NodeStatus.Up)
        .OrderByDescending(n =>
        {
            var instanceIdIndex = n.NodeName.LastIndexOf("_");
            var instanceIdString = n.NodeName.Substring(instanceIdIndex + 1);
            return int.Parse(instanceIdString);
        })
        .FirstOrDefault();
}

选择最近添加的机器进行移除，是因为它是在集群利用率较高时被分配工作的，完成工作后就可以移除。

2. 使用Azure CDN提供静态内容

对于开发高流量应用来说，托管大量静态文件是一项重要任务，它会影响网站性能和用户体验。Azure Content Delivery Network（CDN）可以结合Azure存储和Azure原生组件，快速处理高带宽内容。

2.1 CDN基础

CDN即内容分发网络，是一种复杂的服务，负责将内容分发给浏览网站的用户。当用户访问网站时，浏览器需要请求页面所需的所有静态内容，请求会排队，页面通常会逐步渲染，服务器可能会限制请求，浏览器也需要遵循缓存机制。

CDN作为网站和服务器之间的代理，具有以下功能：
- 可根据负载轻松进行扩展。
- 缓存请求，减少后端服务器的负载。
- 遵循缓存控制头，方便设置资源的生存时间（TTL）。
- 同时为多个用户提供内容，提高网站响应速度。

2.2 创建Azure CDN

创建Azure CDN的过程与创建其他Azure服务类似。点击“+ 创建资源”按钮，搜索Azure CDN并选择CDN，进入新建服务表单。这里有两点需要注意：
- 定价层 ：与其他Azure服务不同，这里需要从Verizon、Akamai和Microsoft等提供商中选择产品，它们提供不同的功能，如动态网站加速、视频流优化和资产预加载等。
- 立即创建新的CDN端点 ：如果知道要缓存资源的源（端点），可以立即为整个服务创建端点。

点击“创建”按钮后，服务创建过程开始，完成后即可访问自己的Azure CDN实例。如果没有随服务创建端点，可以点击“+ 端点”按钮创建。端点是CDN中缓存数据并为特定目的提供服务的元素，可以选择存储、云服务、Web应用或自定义源作为起源类型。添加端点后，可在“概述”选项卡上点击它进行管理。

2.3 优化和缓存

CDN的核心是优化内容和缓存，以提高网站性能和用户体验。以下是一些高级功能：
- 压缩 ：CDN可以对不同文件类型进行实时压缩，减小文件大小，降低网络延迟。启用压缩时，可以选择感兴趣的MIME类型，也可以添加新类型。需要注意的是，文件必须先被CDN缓存才能进行实时压缩。
- 缓存规则 ：默认情况下，CDN根据提供的 Cache-Control 头缓存内容。但也可以明确定义在以下情况下的行为：
- 头缺失时。
- 引入查询字符串时。
- 满足特定匹配条件时。
- 地理过滤 ：可以在几秒钟内启用地理过滤功能，在“地理过滤”刀片中配置规则，阻止或允许特定国家访问CDN中的文件夹或特定文件。

2.4 开发使用Azure CDN的应用程序

Azure CDN本身只是缓存内容并及时提供服务，重要的是如何在应用程序中使用它。在Azure中，将Azure CDN与Azure App Services集成非常简单。要配置Azure App Service与Azure CDN一起工作，需要找到“网络”刀片，点击“为应用配置Azure CDN”，然后配置两者之间的链接。Azure CDN会自动开始缓存网站中的静态文件，此时发布应用程序是个好主意，这样就不用等待后续的缓存过程。可以选择使用现有的CDN配置文件或创建新的配置文件。配置完成后，可以通过检查应用程序的源来验证CDN是否正常工作。

通过以上对Azure应用程序扩展和Azure CDN的介绍，你可以更好地优化Azure应用程序，提高网站性能和可用性。

优化Azure应用程序：扩展与内容分发指南

3. Azure应用扩展与CDN的综合考量

在实际的应用开发和运维中，我们需要综合考虑Azure应用扩展和Azure CDN的使用，以实现最佳的性能和用户体验。以下是一些综合考量的要点：

3.1 性能优化策略

为了提高应用的性能，我们可以结合应用扩展和CDN的优势。例如，当应用的流量增加时，首先通过Azure Service Fabric的扩展功能增加实例数量，以处理更多的请求。同时，利用Azure CDN缓存静态内容，减少服务器的负载和响应时间。这样，用户可以更快地获取静态资源，而动态内容则由扩展后的应用实例处理。

优化策略	具体操作	优势
应用扩展	根据流量和负载情况，使用手动或编程方式扩展Azure Service Fabric集群	提高应用的处理能力，应对高并发请求
CDN缓存	配置Azure CDN，缓存静态内容，如图片、脚本和样式表	减少服务器负载，降低网络延迟，提高用户访问速度

3.2 成本控制

在使用Azure服务时，成本是一个重要的考虑因素。我们可以通过合理规划应用扩展和CDN的使用来控制成本。例如，在低流量时期，适当缩小Azure Service Fabric集群的规模，减少虚拟机的使用数量。同时，根据不同的定价层选择合适的Azure CDN提供商，避免不必要的费用。

graph LR
    A[流量分析] --> B{流量高峰?}
    B -->|是| C[扩展应用实例]
    B -->|否| D[缩小应用规模]
    C --> E[CDN缓存优化]
    D --> E
    E --> F[成本控制]

3.3 故障处理和容错

在实际运行中，应用可能会遇到各种故障，如服务器故障、网络中断等。为了确保应用的高可用性，我们需要制定相应的故障处理和容错策略。例如，在Azure Service Fabric中，可以设置多个副本，以提高应用的容错能力。同时，Azure CDN具有高可用性和可扩展性，可以在服务器出现故障时继续提供静态内容。

4. 常见问题解答

在使用Azure应用扩展和Azure CDN的过程中，可能会遇到一些常见问题。以下是一些常见问题的解答：

4.1 扩展和缩放的区别是什么？

• 扩展（Scaling Out） ：增加实例数量，以处理更多的请求。例如，在Azure Service Fabric中，通过增加虚拟机的数量来扩展集群。
• 缩放（Scaling Up） ：提高单个实例的性能，如增加CPU、内存等资源。在某些情况下，服务器less服务可能不支持缩放。

4.2 扩展的使用场景有哪些？

• 应对高流量：当应用的流量增加时，通过扩展实例数量来处理更多的请求。
• 提高可用性：通过增加副本数量，提高应用的容错能力。
• 处理复杂任务：对于一些复杂的任务，可以通过扩展来分配任务，提高处理效率。

4.3 服务器less服务是否支持缩放？

服务器less服务通常不支持传统意义上的缩放，因为它们是按需分配资源的。但是，一些服务器less服务可能提供自动扩展功能，根据流量和负载情况自动调整资源。

4.4 Azure App Services的扩展是否会影响服务定价？

是的，Azure App Services的扩展通常会影响服务定价。扩展实例数量或提高资源配置可能会增加费用，因此需要根据实际情况进行合理规划。

4.5 在Azure Service Fabric中，扩展操作为什么有风险？

在Azure Service Fabric中，扩展操作需要管理虚拟机，并且可能会影响集群的稳定性。如果扩展不当，可能会导致数据丢失、服务中断等问题。因此，在进行扩展操作时，需要谨慎规划，并遵循最佳实践。

4.6 手动扩展有哪些缺点？

• 效率低下：手动扩展需要人工干预，操作繁琐，效率低下。
• 容易出错：人工操作容易出现错误，导致扩展失败或配置错误。
• 无法及时响应：手动扩展无法及时响应流量的变化，可能会导致服务性能下降。

4.7 如何在CPU利用率达到80%时自动扩展Azure App Service？

可以通过Azure门户或Azure CLI配置自动扩展规则。具体步骤如下：
1. 打开Azure门户，找到要配置的Azure App Service。
2. 在左侧菜单中，选择“扩展”。
3. 点击“添加规则”，设置扩展条件，如CPU利用率达到80%。
4. 设置扩展操作，如增加实例数量。
5. 点击“保存”，完成配置。

通过以上的介绍和解答，你可以更好地理解Azure应用扩展和Azure CDN的使用，以及如何综合考虑它们来优化应用性能和控制成本。在实际应用中，需要根据具体情况进行合理规划和配置，以实现最佳的效果。