Netbox 架構詳解

Profile 標籤

Azure VM K3s profile：本文的基礎設施與部署範例以 Azure VM 叢集為準，資源群組統一使用 mansion_k3s_netbox。

HA/production profile：本文中的多副本與高可用架構段落屬於 HA/production 設計導向。
⚠️ 若要降低 Azure VM 規格，請同步調整 deployment-steps.md 的 Helm values，不要直接套用 HA 預設。

概述

NetBox 是一個網絡資源管理系統（Network Resource Management Platform），用於管理和文檔化網絡基礎設施。本文檔詳細介紹 NetBox 在 Azure VM + K3s 上的系統架構和各個組件的角色。

系統架構層次

┌─────────────────────────────────────────┐
│         用戶界面層 (Presentation)        │
│   Web UI + REST API + GraphQL API      │
├─────────────────────────────────────────┤
│       業務邏輯層 (Application)          │
│  Netbox Core Service + WebServer       │
│  • 用戶認證和授權                       │
│  • 業務規則和工作流                     │
│  • 緩存層（Redis）                      │
├─────────────────────────────────────────┤
│         數據存儲層 (Data)                │
│  PostgreSQL Database                   │
│  • 設備信息                             │
│  • 網絡拓撲                             │
│  • 用戶和權限數據                       │
└─────────────────────────────────────────┘

核心組件詳解

1. Netbox Web Server 和 API

責任:

提供 Web 用戶界面（Django-based）
提供 REST API 和 GraphQL API
處理用戶認證和授權
執行業務邏輯驗證

在 Azure VM 上的 K3s 部署:

NetBox Deployment (3 replicas)
├── Pod 1 (Netbox Container)
├── Pod 2 (Netbox Container)
└── Pod 3 (Netbox Container)

依賴:

PostgreSQL（數據庫）
Redis（會話和緩存）

性能特性:

Stateless（無狀態），支持水平擴展
支持多副本負載均衡
副本之間共享 PostgreSQL 和 Redis

2. PostgreSQL 數據庫

責任:

持久化存儲所有 Netbox 數據
管理用戶、設備、IP、電路等信息
支持複雜的 SQL 查詢

在 Azure VM 上的 K3s 部署:

PostgreSQL StatefulSet (1 primary + 2 replicas)
├── Pod 0 - Primary (read/write)
├── Pod 1 - Replica (read-only)
└── Pod 2 - Replica (read-only)

持久化存儲:

每個 Pod 連接 PersistentVolume
StatefulSet 保證 Pod 身份穩定
數據在 Pod 重啟後保留

3. Redis 緩存層

責任:

存儲 Netbox 用戶會話
緩存頻繁訪問的數據
提高應用性能

在 Azure VM 上的 K3s 部署:

Redis Deployment (3 replicas)
├── Pod 1 - Redis Instance
├── Pod 2 - Redis Instance
└── Pod 3 - Redis Instance

數據流和通信機制

用戶請求流程

User (Web Browser / API Client)
    │
    ▼
Kubernetes Service (ClusterIP / NodePort / LoadBalancer / Ingress)
    │
    ├─► Netbox Pod 1
    ├─► Netbox Pod 2
    └─► Netbox Pod 3
        │
        ├──────────────────────┬──────────────────────┐
        ▼                      ▼                      ▼
    PostgreSQL             Redis                (其他服務)
    Primary Pod            Replicas
    (read/write)           (session/cache)

副本和高可用設計

Netbox Pod 副本 (3)

優勢:
✓ 負載均衡 — 平均分散用戶請求
✓ 故障轉移 — 1 個 Pod 故障，另外 2 個繼續服務
✓ 滾動更新 — 更新期間無中斷

Kubernetes 透過 Deployment 自動管理:
- Pod 健康檢查 (readiness/liveness probes)
- 故障 Pod 自動重啟
- 版本更新時的滾動部署

PostgreSQL 主從複製 (1 + 2)

主節點 (Primary)
  │ 流複製
  ├──► 從節點 1 (Replica)
  └──► 從節點 2 (Replica)

優勢:
✓ 讀操作分散 — 從節點可處理讀請求
✓ 備份 — 從節點可作為備份源
✗ 寫操作集中 — 所有寫入仍通過主節點

網絡通信設計

Service 類型

Netbox Service
├── Type: ClusterIP (內部) 或 NodePort (外部)
├── Port: 8001 (HTTP)
└── Selector: app=netbox

PostgreSQL Service
├── Type: ClusterIP
├── Port: 5432
└── Selector: app=postgresql

Redis Service
├── Type: ClusterIP
├── Port: 6379
└── Selector: app=redis

下一步

閱讀 azure-vm-k3s-setup.md 了解如何構建 Azure VM 基礎設施。