كيفيّة استخدام عناوين IP العائمة Floating IPs على DigitalOcean

مُقدّمة

إنّ عنوان IP العائم في DigitalOcean هو عبارة عن عنوان IP ثابت وقابل للنفاذ من قبل العوام (أي قابل للوصول إليه) يُمكِن تعيينه لأي من الـ Droplets التي تملكها، يمكنك أيضًا إعادة تعيين هذا العنوان بشكل فوري إلى أي Droplet أخرى لديك في نفس مركز البيانات وذلك عبر لوحة تحكّم DigitalOcean أو برمجيًا عبر الواجهة البرمجية API. تمنحنا إمكانية إعادة تعيينه القدرة على تصميم وإنشاء بنى تحتيّة لخواديم عالية التوفّر High Availability (HA)، وهي بيئات لا تملك أي نقطة فشل، عن طريق إضافة التكرار redundancy إلى نقطة الدخول، أو البوابة gateway، إلى خواديمك، يتطلّب تحقيق بيئات عالية التوفّر بشكل كامل وجود تكرار على مستوى كل طبقة من بنيتك التحتيّة، كخواديم التطبيقات وقواعد البيانات، وهو أمر يصعب تطبيقه عادةً ولكن أثبت قيمته العالية لتقليل زمن الفشل downtime والحفاظ على قاعدة مستخدمين سعداء.

لاحظ أنّ تعيين عنوان IP عائم لـ Droplet لا يستبدل عنوان IP العام الأصلي لها، والذي سيبقى بدون تغيير، ولكن بدلًا من ذلك يزوّدنا العنوان العائم بعنوان IP ثابت إضافي يُمكِن استخدامه للنفاذ إلى الـ Droplet المُخصّص لها حاليًّا.

يُغطّي هذا الدّرس المواضيع التالية:

إعداد أساسي لبيئة عالية التوفّر
كيفيّة إدارة عناوين IP العائمة في DigitalOcean
عناوين IP الرّابطة Droplet Anchor IPs
البيانات الوصفيّة Metadata لعناوين IP العائمة
كيفيّة تطبيق إعداد عالي التوفّر
حالات أخرى لاستخدام عناوين IP عائمة

فلننظر الآن إلى مثال لإعداد أساسي عالي التوفّر كبداية.

إعداد أساسي عالي التوفّر

إنّ أسهل طريقة لتعلّم آلية عمل خادوم عالي التوفّر هي مشاهدة مثال أساسي جدًّا، يتكوّن إعداد الخادوم عالي التوفّر الأكثر بساطة من عنوان IP عائم يشير، كحد أدنى، إلى مُوازِنَي حمل اثنين في حالة إعداد فعّال\غير فعّال active/passive، يُمثِّل هذا طبقة البوابة من إعداد خادومك، والتي سيقوم المستخدمون بالنفاذ إليها للوصول إلى خواديم الويب لديك.

وهذا توصيف لكل مكوّن من المخطّط السّابق:

الخادوم الفعّال Active Server: وهو الخادوم الذي يستقبل حركة مرور بيانات المستخدمين التي يتم تمريرها من عنوان IP العائم، وهو بشكل نموذجي مُوازِن حمل يقوم بتمرير حركة مرور البيانات إلى واجهة خلفيّة لخواديم تطبيقات ويب
الخادوم غير الفعّال Passive Server: خادوم في وضع الاستعداد يكون عادة مضبوطًا بشكل مماثل للخادوم الفعّال، يستقبل حركة مرور البيانات فقط خلال حدوث الفشل، أي عندما يصبح الخادوم الفعّال غير متوفّر، ويتم إعادة تعيين عنوان IP العائم إلى الخادوم غير الفعّال
عنوان IP العائم Floating IP: وهو عنوان IP الذي يشير إلى أحد خواديمك، ويُمكِن إعادة تعيينه في حال حدوث فشل في الخادوم الفعّال

من الهام ملاحظة أنّ عنوان IP العائم لا يزودّنا من تلقاء نفسه بتوافر عالي، بل يجب تطبيق وإضافة آلية تجاوز للفشل إلى إعدادنا لكي يُعتبَر عالي التوفّر، والتي تقوم بأتمتة عمليّة اكتشاف فشل الخادوم الفعّال وإعادة تعيين عنوان IP العائم إلى الخادوم غير الفعّال، وبافتراض تطبيق استراتيجيّة فعّالة لتجاوز الفشل سيسمح الإعداد السابق للخدمة بأن تبقى متوفّرة حتى لو فشل أحد الخادومين.

هناك العديد من الطرق المختلفة لتحقيق تجاوز للفشل، والتي سننظر إليها لاحقًا، ولكن فلنتحدّث أولًا عن كيفيّة استخدام عناوين IP العائمة في DigitalOcean.

كيفيّة إدارة عناوين IP العائمة في DigitalOcean

كما هو الحال مع معظم موارد DigitalOcean، يُمكِن إدارة عناوين IP العائمة عبر لوحة التحكّم أو الواجهة البرمجية API، وبينما تسمح لنا لوحة التحكّم بإنشاء، إعادة تعيين، وحذف عناوين IP عائمة، فإنّ استخدام الواجهة البرمجية ضروري لتطبيق آلية تلقائيّة وفعالّة لتجاوز الفشل، سنناقش كلا الطريقتين لإدارة عناوين IP العائمة، فلنبدأ بطريقة لوحة التحكّم.

1- لوحة التحكّم

لإدارة عناوين IP العائمة عبر لوحة تحكّم DigitalOcean اضغط على رابط الشّبكة Networking (في قائمة التصفّح العلويّة)، وبعدها على عناوين IP العائمة Floating IPs في القائمة اليسرى، في أوّل مرة تزور فيها هذه الصفحة سترى صفحة تخبرك أنّك لا تمتلك عناوين IP عائمة ولكن بإمكانك أن تقوم بإنشائها:

تستطيع هنا إنشاء عنوان IP عائم عن طريق اختيار واحدة من الـ Droplets لديك والنقر على زر تعيين عنوان IP عائم Assign Floating IP، إن أردت الحصول على عنوان IP عائم بدون تعيينه إلى Droplet فورًا فبإمكانك ببساطة اختيار مركز بيانات مُحدَّد من القائمة.

ملاحظة: إن قمت بتعيين عنوان IP عائم لـ Droplet تمّ إنشاؤها قبل تاريخ 20 أكتوبر 2015 سيتم عرض رسالة تتضمّن تعليمات يجب أن تتبعها قبل تعيين عنوان IP عائم للـ Droplet، سيقوم هذا بإنشاء عنوان IP رابط للـ Droplet لديك، وهو موضوع سنناقشه لاحقًا في هذا الدّرس.

بعد بضع لحظات ستملك عنوان IP عائم جديد يُشير إلى الـ Droplet التي اخترتها:

إن كان لديك عنوان IP عائم واحد على الأقل فستعرض هذه الصفحة قائمة بعناوين IP العائمة لديك، والتي تتضمّن التفاصيل التالية حول كل مُدخَل:

العنوان Address: عنوان IP العائم، كيف يُمكِن النفاذ إليه وكيف تمّ تعريفه داخليًّا أيضًا.
مركز البيانات Datacenter: مركز البيانات الذي تمّ بداخله إنشاء عنوان IP العائم، يُمكن تعيين عنوان IP العائم فقط إلى Droplets موجودة ضمن نفس مركز البيانات
Droplet: وهي الـ Droplet التي تمّ تعيين عنوان IP العائم إليها، يتم توجيه الطلبات المُرسَلة إلى عنوان IP العائم إلى هذه الـ Droplet، يُمكن أيضًا تعيين هذه القيمة إلى غير مُعيَّن "Unassigned"، والذي يعني أنّ عنوان IP العائم محجوز ولكن لن يُمرِّر أي حركة مرور بيانات من الشبكة لأي Droplet

وبالإضافة لمعلومات عنوان IP العائم يسمح هذا القسم لك بإجراء ما يلي:

إعادة التعيين (الزر الأزرق على شكل قلم): يقوم بتعيين عنوان IP العائم لـ Droplet أخرى ضمن نفس مركز البيانات، بإمكانك أيضًا إزالة تعيين عنوان IP العائم
الحذف (الزر الأحمر على شكل X): يقوم بإزالة عنوان IP العائم من حسابك

الآن بعد أن كوّنت فكرة أوضح عن إدارة عناوين IP العائمة عبر لوحة التحكّم فلننظر إلى استخدام الواجهة البرمجية API.

2- الواجهة البرمجية API

تسمح لنا الواجهة البرمجية في DigitalOcean بتنفيذ جميع إجراءات إدارة عناوين IP العائمة التي يمكننا القيام بها من خلال لوحة التحكّم، غير أنّها تسمح لنا بالقيام بتلك التغييرات برمجيًّا، يكون هذا مفيدًا لنا بشكل خاص لأنّ الإعداد عالي التوفّر يتطلّب القدرة على أتمتة إعادة تعيين عنوان IP العائم إلى Droplet أخرى.

تسمح لنا الواجهة البرمجية بالقيام بالإجراءات التاليّة الخاصّة بعنوان IP العائم:

عرض عناوين IP العائمة
حجز عنوان IP عائم جديد لمنطقة
تعيين عنوان IP عائم جديد إلى Droplet
إعادة تعيين عنوان IP عائم إلى Droplet
إزالة تعيين عنوان IP عائم
حذف عنوان IP عائم

يُمكنك إيجاد التوثيق الكامل للواجهة البرمجية في DigitalOcean والتي تُغطّي موضوع عناوين IP العائمة هنا

لن ندخل في كافّة تفاصيل إدارة عناوين IP العائمة عبر الواجهة البرمجية، ولكن سنشرح مثالًا سريعًا، وهو مثال حول استخدام الأمر curl لإعادة تعيين عنوان IP عائم موجود إلى Droplet:

curl -X POST -H 'Content-Type: application/json' -H 'Authorization: Bearer your_api_token' -d '{ "type": "assign", "droplet_id": 5000 }' "https://api.digitalocean.com/v2/floating_ips/8.8.8.9/actions"

بافتراض أنّك وضعت القيم الحقيقيّة لديك بدلًا من "your_api_token"، "5000"، و"8.8.8.9"، والتي تُشير على الترتيب إلى رمز الواجهة البرمجية API token، مُعرِّف (ID) الـ Droplet الهدف، وعنوان IP العائم الذي تريد إعادة تعيينه، فسيقوم هذا الأمر بتوجيه 8.8.8.9 إلى Droplet الخاصّة بك ذات المُعرِّف 5000.

الآن وقد فهمت كيفية إدارة عناوين IP العائمة عبر لوحة التحكّم والواجهة البرمجية، فلنتحدّث عن كيفيّة تواصل عناوين IP العائمة مع الـ Droplets.

عناوين IP الرّابطة للـ Droplet

تتدفّق حركة مرور بيانات الشّبكة بين عنوان IP العائم والـ Droplet عبر IP رابط (anchor IP)، وهو عبارة عن عنوان IP يُمثِّل كناية Alias إلى واجهة الشبكة العامّة للـ Droplet (وهي eth0)، ولهذا السبب يجب أن تملك الـ Droplet عنوان IP رابط قبل أن نستطيع تعيين عنوان IP عائم لها، جميع الـ Droplets التي تمّ إنشاؤها بعد تاريخ 20 أكتوبر 2015 تمتلك تلقائيًّا عنوان IP رابط، إن كانت لديك Droplet قبل هذا التاريخ تستطيع إضافة عنوان IP رابط عن طريق متابعة التعليمات في درس كيفيّة تمكين عناوين IP العائمة على الـ Droplet القديمة.

يكون عنوان IP الرّابط قابلًا للنفاذ فقط على الـ Droplet التي ينتمي لها ولعنوان IP العائم المُحدَّد لهذه الـ Droplet، السبب وراء هذا هو أنّ عنوان IP الرّابط هو المكان الذي ينبغي أن تربط إليه أي خدمات عامّة تريد جعلها عالية التوفّر عبر عنوان IP عائم، على سبيل المثال إن كنت تستخدم عنوان IP عائم ضمن إعداد موازن حمل فعّال/غير فعّال فيجب عليك ربط خدمات موازن الحمل إلى عنوان IP الرّابط للـ Droplet التي تنتمي لها حتّى تكون قابلة للنفاذ فقط من خلال عنوان IP العائم، يمنع هذا المستخدمين من استعمال عناوين IP العامّة للـ Droplets كي يتجاوزوا عنوان IP العائم.

كيف تحصل على عنوان IP الرّابط

أبسط طريقة لمعرفة عنوان IP الرابط للـ Droplet لديك هو استخدام خدمة البيانات الوصفيّة للـ Droplet، يُمكِن الحصول على معلومات عنوان IP الرّابط، مثل أي بيانات مُخزَّنة ضمن البيانات الوصفيّة، عن طريق تشغيل أمر curl أساسي من سطر الأوامر للـ Droplet.

يسترجع هذا الأمر عنوان IP الرّابط للـ Droplet:

curl -s http://169.254.169.254/metadata/v1/interfaces/public/0/anchor_ipv4/address

يسترجع هذا الأمر قناع الشّبكة netmask لعنوان IP الرّابط للـ Droplet:

curl -s http://169.254.169.254/metadata/v1/interfaces/public/0/anchor_ipv4/netmask

يسترجع هذا الأمر بوابّة عنوان IP الرّابط للـ Droplet:

curl -s http://169.254.169.254/metadata/v1/interfaces/public/0/anchor_ipv4/gateway

الطريقة الأخرى للبحث عن معلومات حول عنوان IP الرّابط هو استخدام الأمر ip addr:

ip addr show eth0

يكون عنوان IP الرّابط (وهو 10.17.0.47 في هذا المثال) موجودًا تحت معلومات عنوان IP العام الاعتياديّة كما يلي:

[secondary_output Example output:]

2: eth0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UP group default qlen 1000

                   link/ether 04:01:7d:c2:a2:01 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff

                   inet 159.203.90.122/20 brd 159.203.95.255 scope global eth0

                      valid_lft forever preferred_lft forever

                   inet 10.17.0.47/16 scope global eth0

                      valid_lft forever preferred_lft forever

                   inet6 fe80::601:7dff:fec2:a201/64 scope link

                      valid_lft forever preferred_lft forever

البيانات الوصفيّة لعنوان IP العائم

تستطيع الـ Droplet أن تعرف إذا ما تمّ تعيين عنوان IP عائم لها عن طريق خدمة البيانات الوصفيّة، فإن كان موجودًا يُمكِن استرجاع هذا العنوان، تكون هذه المعلومات مفيدة جدًّا عند تنفيذ إعداد خادوم عالي التوفّر.

يُمكِن استرجاع هذه التفاصيل كأي معلومات مُخزّنة ضمن البيانات الوصفيّة عن طريق تنفيذ أمر curl أساسي من واجهة سطر الأوامر للـ Droplet.

حتى ترى إن كانت الـ Droplet تملك عنوانًا IP عائمًا مُخصّصًا لها قم بتشغيل هذا الأمر:

curl -s http://169.254.169.254/metadata/v1/floating_ip/ipv4/active

إن كان هنالك عنوان IP عائم لها فبإمكانك استرجاعه عن طريق هذا الأمر:

curl -s http://169.254.169.254/metadata/v1/floating_ip/ipv4/ip_address

يُمكنك إيجاد الوثائق الكاملة للبيانات الوصفيّة للـ Droplet هنا.

كيفيّة تنفيذ إعداد عالي التوفّر

بعد أن فهمت آليّة عمل عناوين IP العائمة في DigitalOcean فقد أصبحت مستعدًّا للبدء ببناء إعداد خادوم عالي التوفّر.

Corosync و Pacemaker: تزوّدنا Corosync و Pacemaker بحزمة برمجيّات عنقوديّة cluster يمكن استخدامها لإنشاء إعداد عالي التوفّر فعّال، توفّر Corosync طبقة رسائل تمكّن الخادوم من التواصل كعنقود واحد، بينما تعطينا Pacemaker القدرة على التحكّم بكيفيّة تصرف هذا العنقود.
Keepalived: إنّ Keepalived هي عبارة عن خدمة تستطيع مراقبة الخواديم أو العمليّات من أجل تنفيذ بيئة عالية التوفّر على بنيتك التحتيّة.
Heartbeat: تزوّدنا Heartbeat بوظيفة عنقوديّة يمكن استخدامها مع عناوين IP العائمة لتنفيذ إعداد خادوم عالي التوفّر فعّال\غير فعّال، لا يُنصَح باستخدام هذا الإعداد لأغراض عمليّة، ولكنّه يشرح بشكل فعّال كيفيّة تطبيق إعداد خادوم عالي التوفّر بسيط

حالات أخرى لاستخدام عنوان IP عائم

من الطرق الأخرى للاستفادة من عناوين IP العائمة هو نشر أزرق-أخضر Blue-green deployment، وهي استراتيجيّة لتوزيع ونشر البرمجيّات تعتمد على الحفاظ على بيئتين منفصلتين قادرتين على الإنتاج، وتُسمّى أزرق وأخضر لغرض سهولة النقاش، يتحدّث هذا الدّرس حول كيفيّة استخدام توزيع أزرق-أخضر على DigitalOcean لتبسيط عمليّة نقل المستخدمين إلى إصدار جديد من برمجيّتك.