Azure Application Gateway

Azure Application Gateway 详解：面向初学者的全面指南

简介

Azure Application Gateway 是一种基于云的 Web 流量负载平衡器，提供多种 Layer 7 功能，例如 SSL 卸载、Web 应用防火墙 (WAF) 和基于路径的路由。它作为应用程序的单一入口点，能够提高应用程序的可靠性、安全性以及可伸缩性。对于需要处理大量 Web 流量、保护 Web 应用程序或简化部署的组织来说，Azure Application Gateway 是一个强大的工具。本指南将深入探讨 Azure Application Gateway 的各个方面，帮助初学者理解其功能、架构、配置以及最佳实践。

Application Gateway 的核心功能

Application Gateway 提供了一系列功能，使其优于传统的负载平衡器。这些功能包括：

Web 流量负载平衡： 将客户端请求分发到多个后端服务器，确保没有单个服务器过载，提高应用程序的可用性和响应速度。
SSL 卸载： 在 Application Gateway 上处理 SSL/TLS 加密和解密，减轻后端服务器的负担，并简化证书管理。
Web 应用防火墙 (WAF)： 保护 Web 应用程序免受常见的 Web 攻击，如 SQL 注入、跨站脚本 (XSS) 和代码注入。
基于路径的路由： 根据请求的 URL 路径将流量路由到不同的后端池。这允许您将不同的应用程序或服务托管在同一基础设施上。
会话持久性（粘性会话）： 将来自同一客户端的所有请求路由到同一后端服务器，确保会话状态得以维护。
多站点支持： 支持多个网站或应用程序，每个网站或应用程序可以有自己的配置和后端池。
健康探测： 定期检查后端服务器的健康状况，确保只将流量路由到健康的服务器。
自动缩放： 根据流量需求自动增加或减少 Application Gateway 的实例数量，确保应用程序始终具有足够的容量。
集成诊断： 与 Azure Monitor 集成，提供应用程序性能的实时监控和诊断。

Application Gateway 架构

Application Gateway 采用分层架构，主要包括以下组件：

前端配置： 定义客户端如何访问 Application Gateway，包括 IP 地址、端口和 SSL/TLS 证书。
后端池： 包含后端服务器的列表，这些服务器将处理实际的应用程序请求。
HTTP 设置： 定义 Application Gateway 与后端服务器之间的通信方式，包括协议、端口和 HTTP 标头。
监听器： 监听来自客户端的请求，并根据配置的规则将请求路由到相应的后端池。
规则： 定义如何根据请求的属性（例如 URL 路径、主机名）将请求路由到不同的后端池。

Application Gateway 架构
组件	描述	示例
前端配置	定义客户端访问方式	IP 地址：20.42.100.10，端口：80，协议：HTTP
后端池	后端服务器列表	Web 服务器 1 (10.0.0.1)，Web 服务器 2 (10.0.0.2)
HTTP 设置	定义与后端服务器的通信方式	协议：HTTP，端口：8080，超时：30 秒
监听器	监听客户端请求	端口：80，协议：HTTP
规则	定义请求路由规则	URL 路径以 /api 开头的请求路由到 API 后端池

Application Gateway 的部署模式

Azure Application Gateway 提供两种部署模式：

标准： 适用于大多数 Web 应用程序，提供高可用性和可伸缩性。
WAF： 在标准模式的基础上增加了 Web 应用防火墙功能，提供更高级的安全保护。

选择哪种部署模式取决于您的应用程序的安全需求和预算。如果您需要保护 Web 应用程序免受常见的 Web 攻击，建议使用 WAF 模式。

配置 Application Gateway

可以使用 Azure 门户、Azure PowerShell 或 Azure CLI 来配置 Application Gateway。以下是使用 Azure 门户配置 Application Gateway 的基本步骤：

1. 创建资源组： 在 Azure 订阅中创建一个资源组，用于存储 Application Gateway 及其相关资源。 2. 创建 Application Gateway： 在资源组中创建一个 Application Gateway 实例，选择所需的部署模式（标准或 WAF）。 3. 配置前端 IP 地址： 为 Application Gateway 分配一个公共 IP 地址，客户端将使用该 IP 地址访问应用程序。 4. 创建后端池： 创建一个后端池，添加后端服务器的 IP 地址或 FQDN。 5. 配置 HTTP 设置： 配置 Application Gateway 与后端服务器之间的通信方式，例如协议、端口和 HTTP 标头。 6. 创建监听器： 创建一个监听器，监听来自客户端的请求，并指定要使用的协议和端口。 7. 配置规则： 创建规则，定义如何根据请求的属性将请求路由到不同的后端池。

Application Gateway 与其他 Azure 服务的集成

Application Gateway 可以与其他 Azure 服务集成，以提供更强大的功能。例如：

Azure Web 应用服务： 将 Application Gateway 与 Azure Web 应用服务集成，可以实现自动缩放和负载平衡。
Azure Kubernetes Service (AKS)： 将 Application Gateway 与 AKS 集成，可以为 Kubernetes 集群提供负载平衡和安全保护。
Azure Monitor： 将 Application Gateway 与 Azure Monitor 集成，可以提供应用程序性能的实时监控和诊断。
Azure Key Vault： 使用 Azure Key Vault 安全地存储和管理 SSL/TLS 证书。

Application Gateway 的监控和故障排除

可以使用 Azure Monitor 监控 Application Gateway 的性能和健康状况。Azure Monitor 提供以下功能：

指标： 收集 Application Gateway 的关键指标，例如请求数量、响应时间、错误率等。
日志： 记录 Application Gateway 的所有活动，包括请求、响应和错误。
警报： 配置警报，当 Application Gateway 的性能或健康状况超出预定义的阈值时发出通知。

如果 Application Gateway 出现问题，可以使用以下方法进行故障排除：

检查 Azure Monitor 指标： 查看指标，找出问题的根源。
分析 Application Gateway 日志： 分析日志，查找错误信息和异常情况。
使用 Application Gateway 诊断工具： 使用 Application Gateway 提供的诊断工具，例如连接测试和请求跟踪。

应用场景

高可用性 Web 应用程序： 使用 Application Gateway 将流量分发到多个后端服务器，确保应用程序在单个服务器故障时仍然可用。
安全 Web 应用程序： 使用 Application Gateway 的 WAF 功能，保护 Web 应用程序免受常见的 Web 攻击。
微服务架构： 使用 Application Gateway 将流量路由到不同的微服务，实现灵活的部署和扩展。
多区域部署： 使用 Application Gateway 将流量路由到不同的 Azure 区域，提高应用程序的容灾能力。

深入理解：与负载平衡器的区别

虽然 Application Gateway 也提供负载平衡功能，但它与 Azure Load Balancer 有显著区别。 Azure Load Balancer 工作于 Layer 4（传输层），而 Application Gateway 工作于 Layer 7（应用层）。这意味着：

Azure Load Balancer： 基于 IP 地址和端口进行负载平衡，速度快，适合处理 TCP 和 UDP 流量。主要用于内部负载平衡和 VM 规模集。
Application Gateway： 基于 HTTP/HTTPS 请求内容进行负载平衡，可以实现更精细的控制，例如基于 URL 路径的路由、SSL 卸载、WAF 等。

选择哪种负载平衡器取决于您的应用程序的需求。如果您需要处理 TCP 或 UDP 流量，或者只需要简单的负载平衡功能，则可以使用 Azure Load Balancer。如果您需要处理 HTTP/HTTPS 流量，并且需要更高级的功能，例如 SSL 卸载和 WAF，则可以使用 Application Gateway。

与加密期货交易的关系（类比）

可以将 Application Gateway 想象成一个专业的交易平台，而后端服务器就是不同的交易执行场所。 Application Gateway 负责接收交易指令（客户端请求），根据预设的规则（路由规则）将指令发送到最合适的执行场所（后端服务器）。 WAF 则可以视为风险控制系统，防止恶意交易指令（Web 攻击）进入系统。就像交易量分析 (Volume Analysis) 可以帮助交易员判断市场趋势一样，Application Gateway 的监控指标可以帮助运维人员了解应用程序的性能状况。止损单 (Stop-Loss Order) 类似健康探测，自动将不健康的后端服务器从服务中移除，避免影响整体交易体验。理解 Application Gateway 的工作原理，就像理解技术分析的重要性一样，有助于构建稳定、安全、高效的应用程序。掌握仓位管理的技巧，也类似于配置 Application Gateway 的自动缩放功能，确保系统始终具有足够的容量应对流量高峰。而深入研究期权定价模型的复杂性，则类似于理解 Application Gateway 内部路由规则的精细配置。最终的目标都是为了优化性能，降低风险，并获得最佳结果。

最佳实践

使用 WAF 模式： 尽可能使用 WAF 模式，以保护 Web 应用程序免受常见的 Web 攻击。
定期更新 WAF 规则： 定期更新 WAF 规则，以确保应用程序能够防御最新的威胁。
使用 SSL/TLS 加密： 使用 SSL/TLS 加密保护客户端和 Application Gateway 之间的通信。
配置健康探测： 配置健康探测，确保只将流量路由到健康的后端服务器。
启用自动缩放： 启用自动缩放，确保应用程序始终具有足够的容量应对流量需求。
监控 Application Gateway 的性能： 使用 Azure Monitor 监控 Application Gateway 的性能，及时发现和解决问题。

总结

Azure Application Gateway 是一款功能强大的 Web 流量负载平衡器，可以提高应用程序的可靠性、安全性以及可伸缩性。通过理解 Application Gateway 的核心功能、架构、配置以及最佳实践，您可以构建更稳定、更安全、更高效的 Web 应用程序。掌握云安全的概念，以及 DevOps 的实践，将有助于您最大化 Application Gateway 的价值。进一步学习网络架构和应用性能管理 (APM) 将会提升您使用 Application Gateway 的水平。了解成本优化的方法，可以帮助您更有效地管理 Azure 资源。最后，持续关注 Azure 更新和最佳实践指南，将确保您始终处于技术前沿。

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