Windows Azure Application Gateway 應用程序網關

原創 Mike_Rock_Cloud 2019-02-22 22:34

 本文主要介紹Windows Azure 應用程序網關三種主要功能介紹：Http負載平衡、基於cookie會話連接、SSL卸載

wKioL1bC09DTHRmlAAG5Ss1lyLA541.png

Azure應用程序網關（Azure Application Gateway）

 

基礎環境準備，在虛擬網絡中爲應用程序網關創建一個子網，在本文中使用AppGateway-1子網。

 

wKiom1bC022gw1XgAAA9nxsCj2U696.png

 

New-AzureApplicationGateway -Name WinAppGW -VnetName AppGatewayVnet -Subnets AppGateway-1

#新建應用程序網關，命名爲WinAppGW ，放置在虛擬網絡AppGatewayVnet 子網AppGateway-1內

#此時不會開始計收網關的費用。計費將在後面已成功啓動網關時開始

wKioL1bC09DS5dG1AAAaKrhCOTo133.png

 

Get-AzureApplicationGateway

#獲取網關的詳細信息

wKioL1bC09DQ1W2kAAAgqmInCjQ188.png

 

Start-AzureApplicationGateway -Name WinAppGW

#嘗試啓動網關，提示“由於沒有進行任何配置，無法啓動”

wKiom1bC026RLKKrAAAy8ZwGDDU841.png

 

既然這樣，我們先配置“Http負載平衡”的功能。

 

【Part.1】HTTP load balancing（Http負載平衡）


1.  對比Azure負載平衡器 VS Azure應用程序網關

Azure Load Balancer，工作在傳輸層工作，TCP/UDP，提供4層負載均衡

Azure Application Gateway 提供Http流量的路由規則，進一步對7層的http流量進行負載均衡

wKioL1bC09HiHQFzAABhrwonwP4827.png

 

2.Application Gateway 通過配置，可以將Http流量路由至虛擬機、雲服務、web app、外部IP。

 

3.實驗過程：

 

使用兩臺虛擬機作爲後端web服務器集羣:winappgatevm-1(10.0.0.4)和winappgatevm-2(10.0.1.4)

 

wKiom1bC026RAWPxAAA_JKJvFNQ888.png

 

 

拓撲：

wKioL1beOafSOQAIAADvZOC1fpE927.png

管理配置應用程序網關需要使用xml文件，使用如下xml文件，配置80端口的負載平衡：

 

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>

<ApplicationGatewayConfiguration xmlns:i="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xmlns="http://schemas.microsoft.com/windowsazure">

   

<!--FrontendPorts用來定義應用程序網關上的公網端口，我們要測試http負載均衡，所以定義FrontendPort1爲80端口-->

<FrontendPorts>

        <FrontendPort>

            <Name>FrontendPort1</Name>

            <Port>80</Port>

        </FrontendPort>

    </FrontendPorts>

 

<!--BackendAddressPools用來定義後端web服務器集羣的地址羣，我們定義了BackendPool1，它包含10.0.0.4和10.0.1.4兩個AzureVM-->

    <BackendAddressPools>

        <BackendAddressPool>

            <Name>BackendPool1</Name>

            <IPAddresses>

                <IPAddress>10.0.0.4</IPAddress>

                <IPAddress>10.0.1.4</IPAddress>

            </IPAddresses>

        </BackendAddressPool>

    </BackendAddressPools>

 

<!--BackendHttpSettingsList用來定義端口、協議、cookie-based affinity，此處我們定義了BackendSetting1，它包含了web服務器80端口、使用http協議、禁用cookie-based affinity（如果啓用Cookie Based Session Affinity，我的PC將會連續訪問同一臺後端的web服務器，將無法看出負載平衡的效果，所以暫時禁用）-->

    <BackendHttpSettingsList>

        <BackendHttpSettings>

            <Name>BackendSetting1</Name>

            <Port>80</Port>

            <Protocol>Http</Protocol>

            <CookieBasedAffinity>Disabled</CookieBasedAffinity>

        </BackendHttpSettings>

    </BackendHttpSettingsList>

 

    <!--HttpListeners用來定義監聽器，它起到監聽應用程序網關公網端口的作用，用來響應公網用戶的請求，此處我們定義了HTTPListener1，監聽FrontendPort1（80），使用Http協議-->

    <HttpListeners>

        <HttpListener>

            <Name>HTTPListener1</Name>

            <FrontendPort>FrontendPort1</FrontendPort>

            <Protocol>Http</Protocol>

        </HttpListener>

    </HttpListeners>

 

        <!--HttpLoadBalancingRules用來定義負載均衡規則，此處我們定義一個規則名爲HttpLBRule1，它使用basic規則（輪詢的負載分配機制），綁定BackendSetting1（web服務器80端口、使用http協議、禁用cookie-based affinity），綁定HTTPListener1（監聽FrontendPort1（80），使用Http協議），綁定BackendPool1（包含10.0.0.4和10.0.1.4兩個AzureVM），所以HttpLoadBalancingRules可以說是所有信息的彙總-->

    <HttpLoadBalancingRules>

        <HttpLoadBalancingRule>

            <Name>HttpLBRule1</Name>

            <Type>basic</Type>

            <BackendHttpSettings>BackendSetting1</BackendHttpSettings>

            <Listener>HTTPListener1</Listener>

            <BackendAddressPool>BackendPool1</BackendAddressPool>

        </HttpLoadBalancingRule>

    </HttpLoadBalancingRules>

</ApplicationGatewayConfiguration>

 

#通過Azure Powershell，使用如下命令上傳xml文件到應用程序網關完成配置

Set-AzureApplicationGatewayConfig -Name WinAppGW -ConfigFile D:\web-80app.xml

#對應參數是應用程序網關的名字、xml文件的路徑

wKiom1bC02_A3LR-AAAbFl0iC9I530.png

 

#網關設置好了之後，通過以下命令啓動網關

Start-AzureApplicationGateway -Name WinAppGW

wKioL1bC09GQH0kXAAAYKM_JeCA184.png

 

#獲取網關詳細信息，網關的公網IP已經生成：139.217.27.22

Get-AzureApplicationGateway -Name WinAppGW

wKioL1bC09GimgP9AAApN65YhkE136.png

 

我之前在winappgatevm-1（10.0.0.4）和winappgatevm-2（10.0.1.4）上分別配置了兩個簡單的網站，隨着刷新頁面，我們發現輪詢的負載均衡已經生效。

 

wKiom1bC02-BeNzQAAAXnAHBNEs713.png

 

wKiom1bC02-QJD7SAAAYhPzOhvM230.png

 

【Part.2】Cookie Based Session Affinity （基於cookie會話連接）

1.應用場景：某些應用需要相同用戶需要連接到不變的後臺虛擬機，例如購物車應用、網頁郵件服務器，基於cookie會話連接功能，可以使同一個的客戶端session請求route 到相同的後端服務器，實現此類需求。

 

2.實驗過程：


拓撲：

wKiom1beOSbQU8mIAAD0UGrEhp8399.png

爲了測試基於cookie會話連接，我們使用如下xml文件：

 

xml文件參考如下

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>

<ApplicationGatewayConfiguration xmlns:i="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xmlns="http://schemas.microsoft.com/windowsazure">

   

<!--FrontendPorts用來定義應用程序網關上的公網端口，我們要測試http負載均衡+Cookie Based Session Affinity ，所以定義FrontendPort1爲80端口-->

<FrontendPorts>

        <FrontendPort>

            <Name>FrontendPort1</Name>

            <Port>80</Port>

        </FrontendPort>

    </FrontendPorts>

 

<!--BackendAddressPools用來定義後端web服務器集羣的地址羣，我們定義了BackendPool1，它包含10.0.0.4和10.0.1.4兩個AzureVM-->

    <BackendAddressPools>

        <BackendAddressPool>

            <Name>BackendPool1</Name>

            <IPAddresses>

                <IPAddress>10.0.0.4</IPAddress>

                <IPAddress>10.0.1.4</IPAddress>

            </IPAddresses>

        </BackendAddressPool>

    </BackendAddressPools>

 

<!--BackendHttpSettingsList用來定義端口、協議、cookie-based affinity，此處我們定義了BackendSetting1，它包含了web服務器80端口、使用http協議、禁用cookie-based affinity（如果啓用Cookie Based Session Affinity，我的PC將會連續訪問同一臺後端的web服務器，將無法看出負載平衡的效果，所以暫時禁用）-->

    <BackendHttpSettingsList>

        <BackendHttpSettings>

            <Name>BackendSetting1</Name>

            <Port>80</Port>

            <Protocol>Http</Protocol>

            <CookieBasedAffinity>Enabled</CookieBasedAffinity>

        </BackendHttpSettings>

    </BackendHttpSettingsList>

 

    <!--HttpListeners用來定義監聽器，它起到監聽應用程序網關公網端口的作用，用來響應公網用戶的請求，此處我們定義了HTTPListener1，監聽FrontendPort1（80），使用Http協議-->

    <HttpListeners>

        <HttpListener>

            <Name>HTTPListener1</Name>

            <FrontendPort>FrontendPort1</FrontendPort>

            <Protocol>Http</Protocol>

        </HttpListener>

    </HttpListeners>

 

        <!--HttpLoadBalancingRules用來定義負載均衡規則，此處我們定義一個規則名爲HttpLBRule1，它使用basic規則（輪詢的負載分配機制），綁定BackendSetting1（web服務器80端口、使用http協議、禁用cookie-based affinity），綁定HTTPListener1（監聽FrontendPort1（80），使用Http協議），綁定BackendPool1（包含10.0.0.4和10.0.1.4兩個AzureVM），所以HttpLoadBalancingRules可以說是所有信息的彙總-->

    <HttpLoadBalancingRules>

        <HttpLoadBalancingRule>

            <Name>HttpLBRule1</Name>

            <Type>basic</Type>

            <BackendHttpSettings>BackendSetting1</BackendHttpSettings>

            <Listener>HTTPListener1</Listener>

            <BackendAddressPool>BackendPool1</BackendAddressPool>

        </HttpLoadBalancingRule>

    </HttpLoadBalancingRules>

</ApplicationGatewayConfiguration>

 

按照Part.1中Azure Powershell命令上傳配置，我們發現我的PC可以訪問139.217.27.22

抓取訪問139.217.27.22的數據包，返現服務器在三次握手後首次返回的http報文中帶有Set-cookie的內容如下ARRAffinity=b2b030bd049b3ae07c0c65419246492734f60ad3ec994bb9cb6414062dc14199\r\n

wKioL1bC09LAKxIDAADsbnbHEG0007.png

 

緊接着我再次訪問139.217.27.22時，我的http請求中帶着之前服務器給我返回的cookie，致使我不斷的刷新也只會訪問首次訪問的服務器。Cookie依舊是 ARRAffinity=b2b030bd049b3ae07c0c65419246492734f60ad3ec994bb9cb6414062dc14199\r\n

wKioL1bC09KiicvmAAD2excOJrA193.png

 

【Part.3】SSL Offload（SSL卸載）

Application Gateway起到了SSL加解密的作用，客戶端跟App Gateway之間SSL Session 交互，不需要跟後臺的所有的web 服務器分別建立SSL session，所有的SSL行爲和SSL證書統一在App Gateway 設備上統一管理維護，相當於爲後端VM卸載掉SSL加密的任務量，釋放了後端VM的消耗在SSL加密上的資源。

首先你需要有一張CA頒發的服務器端的*.pfx證書，關於製作證書，不在此贅述。

拓撲：

wKioL1beOajBsm9kAAEZTT0ZeyA742.png


#上傳證書到應用程序網關

Add-AzureApplicationGatewaySslCertificate  -Name WinAppGW -CertificateName GWCert -Password qwer1234! -CertificateFile D:\httpscert.pfx

#需要分別指定網關名稱、證書名稱、密碼、證書路徑

wKiom1bC03CjGeKMAAA90L2xf5Q196.png

 

接下來我們需要配置xml文件，參考如下：

 

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>

<ApplicationGatewayConfiguration xmlns:i="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xmlns="http://schemas.microsoft.com/windowsazure">

   <FrontendIPConfigurations />

  

<!--FrontendPorts用來定義應用程序網關上的公網端口，我們要測試SSL Offload，所以定義FrontendPort1爲443端口-->

    <FrontendPorts>

        <FrontendPort>

            <Name>FrontendPort1</Name>

            <Port>443</Port>

        </FrontendPort>

    </FrontendPorts>

 

<!--BackendAddressPools用來定義後端web服務器集羣的地址羣，我們定義了BackendPool1，它包含10.0.0.4和10.0.1.4兩個AzureVM-->

    <BackendAddressPools>

        <BackendAddressPool>

            <Name>BackendPool1</Name>

            <IPAddresses>

                <IPAddress>10.0.0.4</IPAddress>

                <IPAddress>10.0.1.4</IPAddress>

            </IPAddresses>

        </BackendAddressPool>

    </BackendAddressPools>

 

<!--BackendHttpSettingsList用來定義端口、協議、cookie-based affinity，此處我們定義了BackendSetting1，它包含了web服務器80端口、使用http協議、禁用cookie-based affinity-->

    <BackendHttpSettingsList>

        <BackendHttpSettings>

            <Name>BackendSetting1</Name>

            <Port>80</Port>

            <Protocol>Http</Protocol>

            <CookieBasedAffinity>Disabled</CookieBasedAffinity>

        </BackendHttpSettings>

    </BackendHttpSettingsList>

 

<!--HttpListeners用來定義監聽器，它起到監聽應用程序網關公網端口的作用，用來響應公網用戶的請求，此處我們定義了HTTPListener1，監聽FrontendPort1（443），使用Https協議、證書名字是GWCert-->

    <HttpListeners>

        <HttpListener>

            <Name>HTTPListener1</Name>

            <FrontendPort>FrontendPort1</FrontendPort>

            <Protocol>Https</Protocol>

            <SslCert>GWCert</SslCert>

        </HttpListener>

    </HttpListeners>

 

<!--HttpLoadBalancingRules用來定義負載均衡規則，此處我們定義一個規則名爲HttpLBRule1，它使用basic規則（輪詢的負載分配機制），綁定BackendSetting1（web服務器80端口、使用http協議、禁用cookie-based affinity），綁定HTTPListener1（監聽FrontendPort1（443），使用Https協議、證書名字是GWCert），綁定BackendPool1（包含10.0.0.4和10.0.1.4兩個AzureVM），所以HttpLoadBalancingRules可以說是所有信息的彙總，讓我們完成SSL Offload+負載均衡-->

    <HttpLoadBalancingRules>

        <HttpLoadBalancingRule>

            <Name>HttpLBRule1</Name>

            <Type>basic</Type>

            <BackendHttpSettings>BackendSetting1</BackendHttpSettings>

            <Listener>HTTPListener1</Listener>

            <BackendAddressPool>BackendPool1</BackendAddressPool>

        </HttpLoadBalancingRule>

    </HttpLoadBalancingRules>

</ApplicationGatewayConfiguration>

 

#通過修改好的xml配置應用程序網關，使我們的證書生效

Set-AzureApplicationGatewayConfig -Name WinAppGW -ConfigFile D:\ssloffloadhttplb.xml

wKiom1bC03DS-IfnAAA2aUbFEf0412.png

 

訪問 https://139.217.27.22/ ，已經可以訪問，並且可以負載均衡。證書爲自己手工製作的自簽名證書，此處不受信可以也不影響https的測試訪問。

wKioL1bC09PTU8_LAABl4Y_sl9s615.png

 

wKioL1bC09OwtUPWAABmBJDSZ_Q156.png

 

【Part.4】細節強化

1. 網關大小：Small, Medium and Large

其中Small僅僅用於測試。

 

2.限制

Global：一個訂閱50個應用程序網關，每個應用程序網關最多10個實例（此處實例是指後端的虛擬機個數）。

China：一個訂閱10個應用程序網關

 

修改網關大小和後端實例實數參考：

Update-AzureApplicationGateway -Name "WinAppGW" -InstanceCount 5 -GatewaySize "Large" -Description "Updated application gateway"

wKiom1bC03Hh3JL_AAAvj7Wo_4c429.png

 

3.監測

應用程序網關每隔30秒發出probe報文來監視監控後端服務器的健康情況，返回code爲200-399確認http服務正常。如果發現某個後臺服務器不能及時響應導致probe失敗之後，此臺後臺的VM會從健康實例池中移除，直到其能及時響應probe探測爲止。

 

4.同時使 http 80負載平衡、https 443負載平衡生效的xml參考配置：

 

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>

<ApplicationGatewayConfiguration xmlns:i="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xmlns="http://schemas.microsoft.com/windowsazure">

 

<!--FrontendPorts用來定義應用程序網關上的公網端口，我們定義了http的80端口、https的443端口-->

    <FrontendPorts>

        <FrontendPort>

            <Name>FrontendPort1</Name>

            <Port>80</Port>

        </FrontendPort>

        <FrontendPort>

            <Name>FrontendPort2</Name>

            <Port>443</Port>

        </FrontendPort>

    </FrontendPorts>

 

<!--BackendAddressPools用來定義後端web服務器集羣的地址羣，我們定義了BackendPool1，它包含10.0.0.4和10.0.1.4兩個AzureVM-->

    <BackendAddressPools>

        <BackendAddressPool>

            <Name>BackendPool1</Name>

            <IPAddresses>

                <IPAddress>10.0.0.4</IPAddress>

                <IPAddress>10.0.1.4</IPAddress>

            </IPAddresses>

        </BackendAddressPool>

    </BackendAddressPools>

 

<!--BackendHttpSettingsList用來定義端口、協議、cookie-based affinity，此處我們定義了BackendSetting1，它包含了web服務器80端口、使用http協議、禁用cookie-based affinity-->

    <BackendHttpSettingsList>

        <BackendHttpSettings>

            <Name>BackendSetting1</Name>

            <Port>80</Port>

            <Protocol>Http</Protocol>

            <CookieBasedAffinity>Disabled</CookieBasedAffinity>

        </BackendHttpSettings>

    </BackendHttpSettingsList>

 

<!--HttpListeners用來定義監聽器，它起到監聽應用程序網關公網端口的作用，用來響應公網用戶的請求，此處我們定義了HTTPListener1，監聽FrontendPort1（80），使用Http協議；HTTPListener1、監聽FrontendPort2（443），使用Https協議,證書名字是GWCert-->

    <HttpListeners>

        <HttpListener>

            <Name>HTTPListener1</Name>

            <FrontendPort>FrontendPort1</FrontendPort>

            <Protocol>Http</Protocol>

        </HttpListener>

        <HttpListener>

            <Name>HTTPListener2</Name>

            <FrontendPort>FrontendPort2</FrontendPort>

            <Protocol>Https</Protocol>

            <SslCert>GWCert</SslCert>

        </HttpListener>

    </HttpListeners>

 

<!--HttpLoadBalancingRules用來定義負載均衡規則，此處我們定義一個規則名爲HttpLBRule1，它使用basic規則（輪詢的負載分配機制），綁定BackendSetting1（web服務器80端口、使用http協議、禁用cookie-based affinity），綁定HTTPListener1（監聽FrontendPort1（80），使用Http協議），綁定BackendPool1（包含10.0.0.4和10.0.1.4兩個AzureVM）;定義一個規則名爲HttpLBRule2，它使用basic規則（輪詢的負載分配機制），綁定BackendSetting1（web服務器80端口、使用http協議、禁用cookie-based affinity），綁定HTTPListener2（監聽FrontendPort1（443），使用Https協議、證書名字是GWCert），綁定BackendPool1（包含10.0.0.4和10.0.1.4兩個AzureVM）. 所以HttpLoadBalancingRules可以說是所有信息的彙總，這兩個規則可以完成 http 80網站負載均衡+SSL Offload負載均衡-->

    <HttpLoadBalancingRules>

       <HttpLoadBalancingRule>

            <Name>HttpLBRule1</Name>

            <Type>basic</Type>

            <BackendHttpSettings>BackendSetting1</BackendHttpSettings>

            <Listener>HTTPListener1</Listener>

            <BackendAddressPool>BackendPool1</BackendAddressPool>

        </HttpLoadBalancingRule>

        <HttpLoadBalancingRule>

            <Name>HttpLBRule2</Name>

            <Type>basic</Type>

            <BackendHttpSettings>BackendSetting1</BackendHttpSettings>

            <Listener>HTTPListener2</Listener>

            <BackendAddressPool>BackendPool1</BackendAddressPool>

        </HttpLoadBalancingRule>

    </HttpLoadBalancingRules>

</ApplicationGatewayConfiguration>


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