Azure Application Gateway

Azure Application Gateway 詳解：面向初學者的全面指南

簡介

Azure Application Gateway 是一種基於雲的 Web 流量負載平衡器，提供多種 Layer 7 功能，例如 SSL 卸載、Web 應用防火牆 (WAF) 和基於路徑的路由。它作為應用程序的單一入口點，能夠提高應用程序的可靠性、安全性以及可伸縮性。對於需要處理大量 Web 流量、保護 Web 應用程序或簡化部署的組織來說，Azure Application Gateway 是一個強大的工具。本指南將深入探討 Azure Application Gateway 的各個方面，幫助初學者理解其功能、架構、配置以及最佳實踐。

Application Gateway 的核心功能

Application Gateway 提供了一系列功能，使其優於傳統的負載平衡器。這些功能包括：

Web 流量負載平衡： 將客戶端請求分發到多個後端服務器，確保沒有單個服務器過載，提高應用程序的可用性和響應速度。
SSL 卸載： 在 Application Gateway 上處理 SSL/TLS 加密和解密，減輕後端服務器的負擔，並簡化證書管理。
Web 應用防火牆 (WAF)： 保護 Web 應用程序免受常見的 Web 攻擊，如 SQL 注入、跨站腳本 (XSS) 和代碼注入。
基於路徑的路由： 根據請求的 URL 路徑將流量路由到不同的後端池。這允許您將不同的應用程序或服務託管在同一基礎設施上。
會話持久性（粘性會話）： 將來自同一客戶端的所有請求路由到同一後端服務器，確保會話狀態得以維護。
多站點支持： 支持多個網站或應用程序，每個網站或應用程序可以有自己的配置和後端池。
健康探測： 定期檢查後端服務器的健康狀況，確保只將流量路由到健康的服務器。
自動縮放： 根據流量需求自動增加或減少 Application Gateway 的實例數量，確保應用程序始終具有足夠的容量。
集成診斷： 與 Azure Monitor 集成，提供應用程序性能的實時監控和診斷。

Application Gateway 架構

Application Gateway 採用分層架構，主要包括以下組件：

前端配置： 定義客戶端如何訪問 Application Gateway，包括 IP 地址、端口和 SSL/TLS 證書。
後端池： 包含後端服務器的列表，這些服務器將處理實際的應用程序請求。
HTTP 設置： 定義 Application Gateway 與後端服務器之間的通信方式，包括協議、端口和 HTTP 標頭。
監聽器： 監聽來自客戶端的請求，並根據配置的規則將請求路由到相應的後端池。
規則： 定義如何根據請求的屬性（例如 URL 路徑、主機名）將請求路由到不同的後端池。

Application Gateway 架構
組件	描述	示例
前端配置	定義客戶端訪問方式	IP 地址：20.42.100.10，端口：80，協議：HTTP
後端池	後端服務器列表	Web 服務器 1 (10.0.0.1)，Web 服務器 2 (10.0.0.2)
HTTP 設置	定義與後端服務器的通信方式	協議：HTTP，端口：8080，超時：30 秒
監聽器	監聽客戶端請求	端口：80，協議：HTTP
規則	定義請求路由規則	URL 路徑以 /api 開頭的請求路由到 API 後端池

Application Gateway 的部署模式

Azure Application Gateway 提供兩種部署模式：

標準： 適用於大多數 Web 應用程序，提供高可用性和可伸縮性。
WAF： 在標準模式的基礎上增加了 Web 應用防火牆功能，提供更高級的安全保護。

選擇哪種部署模式取決於您的應用程序的安全需求和預算。如果您需要保護 Web 應用程序免受常見的 Web 攻擊，建議使用 WAF 模式。

配置 Application Gateway

可以使用 Azure 門戶、Azure PowerShell 或 Azure CLI 來配置 Application Gateway。以下是使用 Azure 門戶配置 Application Gateway 的基本步驟：

1. 創建資源組： 在 Azure 訂閱中創建一個資源組，用於存儲 Application Gateway 及其相關資源。 2. 創建 Application Gateway： 在資源組中創建一個 Application Gateway 實例，選擇所需的部署模式（標準或 WAF）。 3. 配置前端 IP 地址： 為 Application Gateway 分配一個公共 IP 地址，客戶端將使用該 IP 地址訪問應用程序。 4. 創建後端池： 創建一個後端池，添加後端服務器的 IP 地址或 FQDN。 5. 配置 HTTP 設置： 配置 Application Gateway 與後端服務器之間的通信方式，例如協議、端口和 HTTP 標頭。 6. 創建監聽器： 創建一個監聽器，監聽來自客戶端的請求，並指定要使用的協議和端口。 7. 配置規則： 創建規則，定義如何根據請求的屬性將請求路由到不同的後端池。

Application Gateway 與其他 Azure 服務的集成

Application Gateway 可以與其他 Azure 服務集成，以提供更強大的功能。例如：

Azure Web 應用服務： 將 Application Gateway 與 Azure Web 應用服務集成，可以實現自動縮放和負載平衡。
Azure Kubernetes Service (AKS)： 將 Application Gateway 與 AKS 集成，可以為 Kubernetes 集群提供負載平衡和安全保護。
Azure Monitor： 將 Application Gateway 與 Azure Monitor 集成，可以提供應用程序性能的實時監控和診斷。
Azure Key Vault： 使用 Azure Key Vault 安全地存儲和管理 SSL/TLS 證書。

Application Gateway 的監控和故障排除

可以使用 Azure Monitor 監控 Application Gateway 的性能和健康狀況。Azure Monitor 提供以下功能：

指標： 收集 Application Gateway 的關鍵指標，例如請求數量、響應時間、錯誤率等。
日誌： 記錄 Application Gateway 的所有活動，包括請求、響應和錯誤。
警報： 配置警報，當 Application Gateway 的性能或健康狀況超出預定義的閾值時發出通知。

如果 Application Gateway 出現問題，可以使用以下方法進行故障排除：

檢查 Azure Monitor 指標： 查看指標，找出問題的根源。
分析 Application Gateway 日誌： 分析日誌，查找錯誤信息和異常情況。
使用 Application Gateway 診斷工具： 使用 Application Gateway 提供的診斷工具，例如連接測試和請求跟蹤。

應用場景

高可用性 Web 應用程序： 使用 Application Gateway 將流量分發到多個後端服務器，確保應用程序在單個服務器故障時仍然可用。
安全 Web 應用程序： 使用 Application Gateway 的 WAF 功能，保護 Web 應用程序免受常見的 Web 攻擊。
微服務架構： 使用 Application Gateway 將流量路由到不同的微服務，實現靈活的部署和擴展。
多區域部署： 使用 Application Gateway 將流量路由到不同的 Azure 區域，提高應用程序的容災能力。

深入理解：與負載平衡器的區別

雖然 Application Gateway 也提供負載平衡功能，但它與 Azure Load Balancer 有顯著區別。 Azure Load Balancer 工作於 Layer 4（傳輸層），而 Application Gateway 工作於 Layer 7（應用層）。這意味着：

Azure Load Balancer： 基於 IP 地址和端口進行負載平衡，速度快，適合處理 TCP 和 UDP 流量。主要用於內部負載平衡和 VM 規模集。
Application Gateway： 基於 HTTP/HTTPS 請求內容進行負載平衡，可以實現更精細的控制，例如基於 URL 路徑的路由、SSL 卸載、WAF 等。

選擇哪種負載平衡器取決於您的應用程序的需求。如果您需要處理 TCP 或 UDP 流量，或者只需要簡單的負載平衡功能，則可以使用 Azure Load Balancer。如果您需要處理 HTTP/HTTPS 流量，並且需要更高級的功能，例如 SSL 卸載和 WAF，則可以使用 Application Gateway。

與加密期貨交易的關係（類比）

可以將 Application Gateway 想象成一個專業的交易平台，而後端服務器就是不同的交易執行場所。 Application Gateway 負責接收交易指令（客戶端請求），根據預設的規則（路由規則）將指令發送到最合適的執行場所（後端服務器）。 WAF 則可以視為風險控制系統，防止惡意交易指令（Web 攻擊）進入系統。就像交易量分析 (Volume Analysis) 可以幫助交易員判斷市場趨勢一樣，Application Gateway 的監控指標可以幫助運維人員了解應用程序的性能狀況。止損單 (Stop-Loss Order) 類似健康探測，自動將不健康的後端服務器從服務中移除，避免影響整體交易體驗。理解 Application Gateway 的工作原理，就像理解技術分析的重要性一樣，有助於構建穩定、安全、高效的應用程序。掌握倉位管理的技巧，也類似於配置 Application Gateway 的自動縮放功能，確保系統始終具有足夠的容量應對流量高峰。而深入研究期權定價模型的複雜性，則類似於理解 Application Gateway 內部路由規則的精細配置。最終的目標都是為了優化性能，降低風險，並獲得最佳結果。

最佳實踐

使用 WAF 模式： 儘可能使用 WAF 模式，以保護 Web 應用程序免受常見的 Web 攻擊。
定期更新 WAF 規則： 定期更新 WAF 規則，以確保應用程序能夠防禦最新的威脅。
使用 SSL/TLS 加密： 使用 SSL/TLS 加密保護客戶端和 Application Gateway 之間的通信。
配置健康探測： 配置健康探測，確保只將流量路由到健康的後端服務器。
啟用自動縮放： 啟用自動縮放，確保應用程序始終具有足夠的容量應對流量需求。
監控 Application Gateway 的性能： 使用 Azure Monitor 監控 Application Gateway 的性能，及時發現和解決問題。

總結

Azure Application Gateway 是一款功能強大的 Web 流量負載平衡器，可以提高應用程序的可靠性、安全性以及可伸縮性。通過理解 Application Gateway 的核心功能、架構、配置以及最佳實踐，您可以構建更穩定、更安全、更高效的 Web 應用程序。掌握雲安全的概念，以及 DevOps 的實踐，將有助於您最大化 Application Gateway 的價值。進一步學習網絡架構和應用性能管理 (APM) 將會提升您使用 Application Gateway 的水平。了解成本優化的方法，可以幫助您更有效地管理 Azure 資源。最後，持續關注 Azure 更新和最佳實踐指南，將確保您始終處於技術前沿。

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