一、Harbor 高可用架构设计

1.1 核心组件冗余部署

Harbor 高可用架构需包含以下核心组件的冗余部署：

Core 服务：通过 Deployment 控制器部署 2-3 个 Pod，使用亲和性策略分散在不同节点
数据库：采用主从架构或云厂商托管 RDS，配置自动故障转移
Redis 缓存：部署 Sentinel 模式集群，确保缓存服务高可用
JobService：通过 HPA 控制器实现水平扩展，应对突发任务

1.2 网络拓扑优化

推荐采用双活数据中心架构：

# 示例：NodePort 模式的多地域访问配置
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: harbor-external
spec:
  type: NodePort
  ports:
  - name: http
    port: 80
    targetPort: 8080
    nodePort: 30080
  - name: https
    port: 443
    targetPort: 8443
    nodePort: 30443
  selector:
    app: harbor

二、Kubernetes 部署实践

2.1 持久化存储配置

使用 StatefulSet 部署时必须配置持久卷：

# 示例：PostgreSQL 持久化存储配置
apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
  name: postgresql
spec:
  serviceName: postgresql
  replicas: 2
  selector:
    matchLabels:
      app: postgresql
  template:
    spec:
      containers:
      - name: postgres
        image: postgres:13
        volumeMounts:
        - name: postgres-data
          mountPath: /var/lib/postgresql/data
  volumeClaimTemplates:
  - metadata:
      name: postgres-data
    spec:
      accessModes: [ "ReadWriteOnce" ]
      storageClassName: "managed-premium"
      resources:
        requests:
          storage: 100Gi

2.2 负载均衡实现方案

方案一：Ingress 控制器

apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: Ingress
metadata:
  name: harbor-ingress
  annotations:
    nginx.ingress.kubernetes.io/ssl-redirect: "true"
    nginx.ingress.kubernetes.io/proxy-body-size: "0"
spec:
  tls:
  - hosts:
    - harbor.example.com
    secretName: harbor-tls
  rules:
  - host: harbor.example.com
    http:
      paths:
      - path: /
        pathType: Prefix
        backend:
          service:
            name: harbor-core
            port:
              number: 8080

方案二：LoadBalancer 服务

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: harbor-lb
  annotations:
    service.beta.kubernetes.io/azure-load-balancer-internal: "true"
spec:
  type: LoadBalancer
  ports:
  - port: 443
    targetPort: 8443
  selector:
    app: harbor-core

三、高可用增强措施

3.1 数据备份策略

实施 3-2-1 备份原则：

每日全量备份至对象存储
保留 30 天日志备份
跨可用区存储备份数据

# 示例：使用 Velero 进行备份
velero backup create harbor-backup \
  --include-namespaces harbor \
  --storage-location azure \
  --ttl 720h0m0s

3.2 监控告警体系

配置 Prometheus 监控指标：

# 示例：ServiceMonitor 配置
apiVersion: monitoring.coreos.com/v1
kind: ServiceMonitor
metadata:
  name: harbor-monitor
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: harbor-core
  endpoints:
  - port: http
    interval: 30s
    path: /metrics
  namespaceSelector:
    matchNames:
    - harbor

关键告警规则示例：

存储空间使用率 > 85%
5xx 错误率 > 1%
核心服务 Pod 重启次数 > 3 次/小时

四、运维管理最佳实践

4.1 升级策略

采用蓝绿部署模式：

创建新版本 Harbor 命名空间
部署新版本组件
切换 Ingress 路由
验证后删除旧版本

4.2 性能调优参数

组件	关键参数	推荐值
Core	MAX_JOB_WORKERS	CPU 核心数 * 2
Redis	maxmemory-policy	allkeys-lru
PostgreSQL	shared_buffers	物理内存的 25%

4.3 安全加固措施

启用 RBAC 权限控制
配置网络策略限制访问
定期轮换管理员密码
启用镜像签名验证

五、故障排查指南

5.1 常见问题处理

问题1：502 Bad Gateway

检查 Core 服务 Pod 状态
验证 Nginx 日志：kubectl logs -n ingress-nginx
检查服务端点：kubectl get endpoints harbor-core

问题2：数据库连接失败

验证连接字符串：kubectl exec -it postgres-0 -- psql -U postgres
检查持久卷状态：kubectl describe pv postgres-data-0

5.2 日志分析技巧

核心服务日志：kubectl logs -f harbor-core-xxxx -c core
审计日志查询：kubectl exec -it harbor-core-xxxx -- cat /var/log/harbor/audit.log
慢查询分析：kubectl exec -it postgres-0 -- pg_stat_statements

六、扩展性设计

6.1 水平扩展方案

通过 HPA 自动扩展 JobService：

apiVersion: autoscaling/v2
kind: HorizontalPodAutoscaler
metadata:
name: harbor-jobservice
spec:
scaleTargetRef:
  apiVersion: apps/v1
  kind: Deployment
  name: harbor-jobservice
minReplicas: 2
maxReplicas: 10
metrics:
- type: Resource
  resource:
    name: cpu
    target:
      type: Utilization
      averageUtilization: 70

6.2 多集群管理

使用 Harbor 的复制策略实现跨集群镜像同步：

在源集群配置复制规则
设置定时同步任务
监控同步状态

七、成本优化建议

存储分层：使用 SSD 存储热数据，HDD 存储归档数据
资源限制：为非关键组件设置合理的 request/limit
节点选择：将 Harbor 部署在专用节点池
备份优化：使用增量备份减少存储开销

八、总结与展望

通过本文介绍的方案，可在 Kubernetes 环境中构建满足企业级需求的 Harbor 高可用集群。实际部署时需注意：

定期进行灾难恢复演练
持续监控系统健康状态
保持组件版本同步更新
建立完善的变更管理流程

未来可探索的方向包括：

与 Service Mesh 集成实现更精细的流量控制
采用边缘计算架构扩展镜像分发能力
开发智能运维机器人实现自动化管理

通过合理的架构设计和运维管理，Harbor 镜像仓库可成为企业容器化转型的坚实基础设施，为 CI/CD 流水线提供可靠保障。

在 Kubernetes 中构建高可用 Harbor：企业级镜像仓库部署指南