30、利用Azure服务实现负载分配与内容分发

利用Azure服务实现负载分配与内容分发

在当今的数字化时代，确保应用程序的高可用性、高性能以及高效的流量管理至关重要。Azure提供了一系列强大的服务来满足这些需求，其中Azure CDN和Azure Traffic Manager是两个关键的工具。下面将详细介绍它们的功能、使用方法以及相关的技术要点。

1. Azure CDN相关问题探讨

Azure CDN（内容分发网络）在现代应用程序中扮演着重要角色，它能够解决许多实际问题。以下是一些关于Azure CDN的常见问题及解答：
- 使用Azure CDN解决了哪些问题 ：Azure CDN可以显著提高内容的分发速度，减少用户访问内容的延迟。它通过在全球多个边缘节点缓存内容，使用户能够从离他们最近的节点获取数据，从而提高了网站和应用程序的性能和响应能力。
- Azure CDN可用的CDN提供商有哪些 ：Azure CDN提供了多个CDN提供商选项，不同的提供商可能具有不同的特性和优势，用户可以根据自己的需求进行选择。
- CDN的源是什么 ：CDN的源是指内容的原始存储位置，例如Azure存储账户、Web应用程序等。Azure CDN会从源获取内容并缓存到边缘节点。
- Azure CDN中的压缩是如何工作的 ：Azure CDN支持对特定类型的文件进行压缩，以减少文件的大小，从而加快内容的传输速度。压缩过程通常在边缘节点进行，用户无需对源内容进行额外的处理。
- Azure CDN中存储内容的默认TTL是多少 ：TTL（Time-To-Live）是指内容在CDN边缘节点上的缓存时间。默认的TTL值可能因不同的配置和CDN提供商而有所不同。

更多关于CDN功能的详细信息可以参考： CDN features

2. Azure Traffic Manager基础

有时候，我们希望根据后端服务器的性能来分配负载，或者在某些服务器进行维护时将用户路由到其他服务器。Azure Traffic Manager正是为解决这些问题而设计的，它能够提高关键应用程序的可用性，在进行大型复杂部署时分配流量，并且可以在不中断服务的情况下进行维护。

2.1 技术要求

要使用Azure Traffic Manager进行相关操作，你需要具备以下条件：
- 拥有一个Azure订阅。

2.2 工作原理

可以将Azure Traffic Manager看作是一个在DNS级别工作的负载均衡器。在没有Azure Traffic Manager的情况下，用户直接使用端点URL从客户端应用程序向服务器应用程序发送请求。而引入Azure Traffic Manager后，请求的流程会发生变化：
1. 客户端向DNS服务发送DNS查询，以获取服务器的地址。
2. DNS服务被配置为指向Azure Traffic Manager，而不是直接指向服务。
3. Azure Traffic Manager根据查询特征选择合适的端点，并返回包含正确服务器地址的DNS响应。
4. 客户端接收DNS响应，并使用该地址连接到正确的服务器。

虽然客户端需要执行两次请求（获取服务器URL和发送实际请求），但实际上这种额外的开销对性能的影响几乎可以忽略不计。而且，这种解决方案的优势在于客户端可以直接向服务器发送请求，无需中间服务参与通信。

3. 在Azure门户中创建Azure Traffic Manager

在Azure门户中创建Azure Traffic Manager的步骤如下：
1. 点击“+ 创建资源”按钮，搜索“traffic manager”。
2. 从搜索结果中选择“Traffic Manager配置文件”。
3. 在弹出的表单中，输入创建服务所需的所有字段。其中，“路由方法”下拉框需要特别关注，这里有六种不同的路由方法可供选择：
- 性能（Performance） ：用户将被路由到“最接近”的端点。这里的“最接近”并非指地理上的距离，而是考虑性能因素。例如，Azure Traffic Manager内部存储了以下配置端点的信息：
| 端点 | 区域 | 延迟 |
| ---- | ---- | ---- |
| Server A | West Europe | 12 ms |
| Server B | East US 2 | 67 ms |

在这种情况下，当选择性能路由方法时，用户将被路由到Server A，因为它的性能更好。需要注意的是，Azure Traffic Manager在使用性能方法时，会考虑发送请求的DNS服务器的IP地址来检查响应的延迟，而不是客户端的IP地址。

- **加权（Weighted）**：当你希望均匀分配流量或根据预定义的权重分配流量时，可以选择加权路由方法。例如，有以下端点配置：

端点	权重	状态
Server A	100	Online
Server B	100	Degraded
Server A - staging	5	Online

由于Server B的状态为降级，它不会被视为健康的端点，因此用户不会被路由到该服务器。剩下的两个服务器具有不同的权重，Azure Traffic Manager将根据端点的权重随机分配用户。如果有105个请求，其中100个将被路由到Server A，其余的将被路由到Server A - staging。加权路由方法非常适合进行A/B测试，你可以随机将用户路由到包含新功能的应用程序实例，如果用户喜欢这些新功能，你可以更改权重，将其余的流量路由到该实例。

- **优先级（Priority）**：优先级路由方法适用于有一个主区域托管应用程序，并且希望在出现问题时能够轻松故障转移到次要区域的场景。例如：

服务器	优先级	状态
Server A	1	Online
Server A - secondary	2	Online

在这种情况下，所有流量将被路由到Server A，因为它的优先级为1且状态为在线。如果主副本出现故障：
| 服务器 | 优先级 | 状态 |
| ---- | ---- | ---- |
| Server A | 1 | Degraded |
| Server A - Secondary | 2 | Online |

由于Server A被认为不健康，所有流量将被路由到次要实例，直到主实例恢复正常工作。需要注意的是，客户端可能会缓存DNS响应，这会延长端点对他们显示不可用的时间。

- **地理（Geographic）**：有时你需要根据用户的位置将其路由到特定区域，例如出于法律要求、内容本地化或考虑距离因素选择最近的服务器提供应用程序等原因。在使用地理路由方法时，你需要将区域分配给配置的端点：

服务器	区域
Server A	France
Server B	Asia
Server C	World

Azure Traffic Manager会通过读取源DNS服务器的IP地址来确定用户的位置，从州/省（如果不支持则为国家/地区）开始，最终到全球范围。需要注意的是，地理上最接近用户的区域可能不是网络延迟方面最好的区域，因此不要过度使用此路由方法以获得最佳的用户体验。此外，使用地理路由方法时，Azure Traffic Manager无论端点是否健康都会返回它，因此建议使用嵌套配置文件来进一步扩展路由方法并实现高可用性。

- **多值（MultiValue）**：多值路由方法与其他路由方法略有不同，它允许返回多个健康的端点，让客户端选择使用哪个端点。这种方法适用于服务端不知道将用户路由到何处，同时又希望确保用户被路由到健康端点的情况。为了确保端点可以通过此路由方法返回给用户，它必须设置为“外部”，并且分配有IPv4或IPv6地址。

- **子网（Subnet）**：子网路由方法是最复杂的一种，它允许你将特定的IP地址（或IP地址范围）映射到特定的端点。其使用场景包括阻止使用特定ISP的用户、将企业网络的用户路由到应用程序的内部实例、将不同企业网络的用户路由到特定品牌的应用程序实例等。使用子网路由方法时，务必覆盖所有可能的IP地址，否则将返回NODATA响应，导致向客户端返回错误。

当你对路由方法的选择感到满意后，点击“创建”按钮即可在Azure中创建资源。

4. 在Azure门户中使用Azure Traffic Manager

当你访问Azure Traffic Manager实例时，会看到一个包含服务概述的默认屏幕。由于当前此特定配置文件没有附加任何端点，因此显示的端点列表为空。在添加新端点之前，我们先关注一下其他服务功能。

4.1 配置

访问“配置”面板时，你将看到Azure Traffic Manager实例的完整配置，包括路由方法（默认显示你在创建服务时选择的方法）、端点监视设置和快速端点故障转移设置等。从这个屏幕，你可以基本控制Azure Traffic Manager的行为。例如，如果每个端点都有一个自定义的“/status”端点，而Azure Traffic Manager默认检查的是“/”端点URL，那么你需要更改“路径”字段。同样，如果端点可以返回一系列HTTP状态码，并且每个状态码都应被视为成功，你可以在“预期状态码范围”字段中输入该范围。你可以在这里尝试不同的设置，以反映你实际需要处理的场景。

4.2 真实用户测量

在使用性能路由方法时，Azure Traffic Manager会检查DNS请求的来源，并将结果转换为反映不同最终用户网络的不同网络延迟的内部表。虽然这个选项适用于大多数用例，但有时你可能希望能够向Azure Traffic Manager提供真实的延迟信息。通过“真实用户测量”功能，你可以将JavaScript代码注入到客户端端点，直接向此Azure服务发送端点延迟信息。具体操作步骤如下：
1. 转到“真实用户测量”面板，点击“生成密钥”按钮。
2. 你将看到两个字段：
- 密钥 ：存储生成的密钥。
- 测量JavaScript ：包含应注入到客户端应用程序的脚本。

一旦使用生成的脚本，它将开始向你的Azure Traffic Manager实例发送有关延迟和客户端网络的额外信息，从而提高服务决策的准确性。需要注意的是，准确性的提高不是即时的，Azure Traffic Manager需要从不同网络收集大量数据才能提高性能。

4.3 端点

Azure Traffic Manager的主要功能之一是能够配置它处理的端点，你可以通过“端点”面板访问该功能。添加端点时，需要输入以下值：
- 类型 ：可以选择Azure端点、外部端点和嵌套端点。不同的类型会影响整个表单，选择Azure端点时可以选择Azure服务，选择外部端点需要提供完全限定的域名或IP地址，选择嵌套端点时可以指向另一个Traffic Manager配置文件。
- 名称 ：端点的唯一名称。
- 目标资源类型/FQDN或IP/目标资源 ：根据所选的类型值，需要选择不同的值来配置端点。
- 优先级 ：如果选择的路由方法是“优先级”，则需要为该特定端点输入正确的值。如果选择其他方法，可能会看到其他字段。

添加端点后，其状态将显示为“正在检查端点”，这意味着Azure Traffic Manager正在尝试收集有关其健康状况的信息。如果出现问题，状态将显示为“降级”。例如，在某个案例中，由于将“配置”面板中的“路径”字段设置为“/status”，而实际应用程序中该端点实现为“/api/status”，导致配置无效，端点状态显示为“降级”。在纠正主服务中的配置后，其状态显示为“在线”。

最后，需要在DNS服务器上配置DNS记录，使其指向你的Azure Traffic Manager实例（可以使用“概述”面板中找到的DNS名称）。

5. 监控功能

除了将流量路由到不同的端点外，Azure Traffic Manager还提供了一些额外的监控功能。

5.1 nslookup

在Windows操作系统中，你可以使用nslookup命令来检查Azure Traffic Manager的当前配置。具体操作步骤如下：
1. 使用管理员账户运行命令行。
2. 输入以下命令：

nslookup <Traffic-Manager-DNS-name>

运行该命令后，它将返回命令解析的结果。例如，当主端点被认为降级时，可能会返回指向应用程序第二个实例的结果：

DNS request timed out.
    timeout was 2 seconds.
DNS request timed out.
    timeout was 2 seconds.
Non-authoritative answer:
Name: waws-prod-db3-119.cloudapp.net
Address: 40.85.74.227
Aliases: handsonazure.trafficmanager.net
         handsonazure02-eun-appservice.azurewebsites.net
         waws-prod-db3-119.sip.azurewebsites.windows.net

当主端点恢复在线后，再次运行该命令可能会得到不同的响应，返回主服务器的信息：

Name: waws-prod-am2-229.cloudapp.net
Address: 104.40.250.100
Aliases: handsonazure.trafficmanager.net
         handsonazure01-euw-appservice.azurewebsites.net
         waws-prod-am2-229.sip.azurewebsites.windows.net

需要注意的是，在所有DNS更改传播之前，你需要等待一段固定的时间，该值可以在“配置”面板中通过更改“DNS生存时间”字段进行配置。

5.2 流量视图

流量视图是一个额外的监控功能，它允许你在DNS级别检查所选路由方法的实际工作方式。它提供了一些额外的有用信息，如实际延迟级别、流量量和用户位置等。需要注意的是，此功能需要长达24小时才能传播并收集所有必要的信息。默认情况下，该功能的屏幕显示为特定的样式，一旦信息收集完成，你可以利用收集到的数据的图形表示，更好地理解所选路由方法的行为，并可能对其进行改进。

通过合理使用Azure CDN和Azure Traffic Manager，你可以显著提高应用程序的性能、可用性和用户体验，确保在复杂的网络环境中为全球用户提供高效、稳定的服务。

利用Azure服务实现负载分配与内容分发

6. Azure Traffic Manager路由方法总结

Azure Traffic Manager的六种路由方法各有特点，适用于不同的场景。为了更清晰地对比它们，我们将其相关信息整理成如下表格：
| 路由方法 | 特点 | 适用场景 | 注意事项 |
| ---- | ---- | ---- | ---- |
| 性能（Performance） | 根据性能而非地理距离选择“最接近”的端点，考虑发送请求的DNS服务器IP地址来检查响应延迟 | 希望用户访问性能最佳的服务器 | 关注的是DNS服务器IP对应的延迟，非客户端IP延迟 |
| 加权（Weighted） | 根据预定义的权重分配流量，可用于A/B测试 | 均匀或按特定比例分配流量，进行新功能测试 | 不健康的端点不会参与流量分配 |
| 优先级（Priority） | 优先将流量导向主区域，主区域故障时切换到次要区域 | 确保主区域正常工作，故障时能快速切换 | 客户端可能缓存DNS响应，延长端点不可用时间 |
| 地理（Geographic） | 根据用户位置将其路由到特定区域 | 满足法律要求、内容本地化等需求 | 地理近的区域网络延迟可能不是最优，可使用嵌套配置文件提高可用性 |
| 多值（MultiValue） | 返回多个健康端点，让客户端选择 | 服务端不确定路由方向，需确保用户到健康端点 | 端点需设为“外部”并分配IPv4或IPv6地址 |
| 子网（Subnet） | 将特定IP地址或范围映射到特定端点 | 阻止特定ISP用户、企业网络用户路由等 | 要覆盖所有可能的IP地址，否则会返回错误 |

通过对这些路由方法的了解和合理选择，可以更好地实现流量的分配和管理。

7. 实际应用案例分析

为了更直观地理解Azure Traffic Manager的使用，我们来看一个实际的应用案例。假设一家全球性的电商公司，其业务覆盖北美、欧洲和亚洲等地区。为了提高用户的访问体验，公司决定使用Azure Traffic Manager来分配流量。

公司在不同地区部署了多个服务器实例：
- 北美服务器（Server NA）
- 欧洲服务器（Server EU）
- 亚洲服务器（Server AS）

7.1 路由方法选择

根据公司的需求，他们选择了性能路由方法。因为公司希望用户能够访问到响应速度最快的服务器，以提高购物的流畅度。Azure Traffic Manager会自动检测用户所在的位置和各个服务器的性能，将用户路由到最合适的服务器。

例如，当一个来自欧洲的用户访问公司网站时，Azure Traffic Manager会比较北美、欧洲和亚洲服务器的性能。如果欧洲服务器的响应延迟最低，那么该用户将被路由到欧洲服务器。

7.2 配置与管理

公司的运维团队在Azure门户中创建了Azure Traffic Manager配置文件，并按照以下步骤进行了配置：
1. 点击“+ 创建资源”按钮，搜索“traffic manager”，选择“Traffic Manager配置文件”。
2. 在配置文件中，选择性能路由方法。
3. 添加三个端点，分别指向北美、欧洲和亚洲的服务器实例。

在日常管理中，运维团队会定期检查服务器的状态和性能。如果发现某个服务器出现故障或性能下降，他们会及时进行处理。例如，如果欧洲服务器的状态显示为“降级”，Azure Traffic Manager会自动将流量路由到其他健康的服务器，确保用户的正常访问。

7.3 监控与优化

为了确保系统的稳定运行，公司使用了Azure Traffic Manager的监控功能：
- nslookup ：运维团队定期使用nslookup命令检查Azure Traffic Manager的配置。通过观察返回的结果，他们可以了解当前用户被路由到哪个服务器。
- 流量视图 ：利用流量视图功能，团队可以查看实际的延迟级别、流量量和用户位置等信息。根据这些数据，他们可以进一步优化路由方法和服务器配置，提高用户的访问体验。

通过这个实际案例，我们可以看到Azure Traffic Manager在全球业务中的重要作用。它能够根据用户的位置和服务器的性能，智能地分配流量，确保用户能够快速、稳定地访问服务。

8. 总结与建议

Azure CDN和Azure Traffic Manager是Azure提供的两个强大工具，它们在内容分发和流量管理方面发挥着重要作用。

Azure CDN通过在全球边缘节点缓存内容，提高了内容的分发速度和用户体验。在使用Azure CDN时，用户需要了解其常见问题，如CDN提供商选择、源设置、压缩机制和TTL配置等，以便根据自己的需求进行合理配置。

Azure Traffic Manager则是一个在DNS级别工作的负载均衡器，它提供了多种路由方法，能够根据不同的场景进行流量分配。在创建和使用Azure Traffic Manager时，用户需要注意以下几点：
- 路由方法选择 ：根据实际需求选择合适的路由方法，如性能、加权、优先级等。不同的路由方法适用于不同的场景，选择不当可能会影响用户体验。
- 端点配置 ：确保端点的配置准确无误，包括类型、名称、目标资源等。同时，要关注端点的健康状态，及时处理出现故障的端点。
- 监控与优化 ：使用Azure Traffic Manager的监控功能，如nslookup和流量视图，及时了解系统的运行情况。根据监控数据，对路由方法和服务器配置进行优化，提高系统的性能和可用性。

总之，通过合理使用Azure CDN和Azure Traffic Manager，企业可以提高应用程序的性能、可用性和用户体验，在全球市场中获得竞争优势。希望本文的介绍能够帮助读者更好地理解和应用这两个工具，实现高效的内容分发和流量管理。

下面是一个简单的mermaid流程图，展示Azure Traffic Manager的基本工作流程：

graph LR
    classDef startend fill:#F5EBFF,stroke:#BE8FED,stroke-width:2px
    classDef process fill:#E5F6FF,stroke:#73A6FF,stroke-width:2px
    A([客户端]):::startend --> B(发送DNS查询):::process
    B --> C(DNS服务):::process
    C --> D{指向Azure Traffic Manager?}:::process
    D -->|是| E(Azure Traffic Manager):::process
    D -->|否| F(直接指向服务):::process
    E --> G(选择合适端点):::process
    G --> H(返回DNS响应):::process
    H --> A(客户端接收响应):::process
    A --> I(连接到正确服务器):::process

这个流程图展示了客户端通过Azure Traffic Manager获取服务器地址并进行连接的过程。首先，客户端发送DNS查询，DNS服务根据配置决定是否指向Azure Traffic Manager。如果指向Azure Traffic Manager，它会选择合适的端点并返回DNS响应给客户端，客户端再根据响应连接到正确的服务器。