?作者：元毅

導讀

Kubernetes 作為當今云原生業界標準，具備良好的生態以及跨云廠商能力。Kubernetes 很好的抽象了 IaaS 資源交付標準，使得云資源交付變的越來越簡單，與此同時用戶期望更多的聚焦于業務自身，做到面向應用交付，Serverless 理念也因此而生。那么如何通過原生 Kubernetes 提供 Serverless 能力？如何借力豐富的云原生社區生態？這里給大家介紹一下我們在 Serverless Kubernetes 上的落地實踐。本文將從以下 3 個方面展開介紹：

• 為什么要做Serverless Kubernetes
• 如何實現Serverless Kubernetes
• Serverless Kubernetes 落地實踐

為什么要做 Serverless Kubernetes

Kubernetes

眾所周知，Kubernetes 是一款開源容器化編排系統，用戶使用 Kubernetes 可以做到降低運維成本、提高運維效率，并且提供標準化 API，某種意義就是避免被云廠商綁定，進而形成了以 Kubernetes 為核心的云原生生態。可以說 Kubernetes 已然成為了云原生業界事實標準。

Serverless 與 Kubernetes

那么我們回到 Serverless 上面來，Serverless 的核心理念在于讓開發者更聚焦業務邏輯，減少對基礎設施的關注。那么我們如何在云原生業界標準之上做 Serverless，Kubernetes 是否也能做到更專注于應用業務邏輯。

Kubernetes 做 Serverless 有哪些優勢

我們來看一下 Kubernetes 做 Serverless 有什么優勢。先看一下 Kubernetes 特性包括哪些：

• 容器化
• 統一 IaaS 資源交付
• CI/CD 持續集成部署
• 跨云廠商
• 豐富的生態
• 面向應用管理

而對應于 Serverless 來說

• 事件驅動：Kubernetes 支持 job 類型、并圍繞 Kubernetes 提供豐富的事件源
• 按需使用：Kubernetes 本身支持 hpa 彈性能力
• 免運維、高可用：Kubernetes 可以通過容器化、統一資源交付很好的支持。

結合這些來看 Kubernetes 實現 serverless，天然具備優勢。

如何實現 Serverless Kubernetes

在 Kubernetes 上實現 Serverless 主要做到一下兩點：

第一：向下如何讓用戶減少對基礎設施的關注；

第二：線上如何更聚焦業務應用。

這里我們通過 Serverless Framework ，聚焦業務應用，進一步抽象 Kubernetes 資源，提供按需使用自動彈性的能力。通過 IaaS 資源免運維，減少對基礎設施的關注，做到節點免運維。

那么 IaaS 資源免運維，我們是如何做的呢？

減少對基礎設置的關注：IaaS 免運維

原生的 Kubernetes 節點資源需要用戶自行維護，為了降低用戶維護節點成本，我們提供了托管節點池，幫助用戶維護節點的生命周期，但用戶還是需要對托管節點池策略進行維護，更近一步在 Serverless Kubernetes 中通過虛擬節點結合彈性容器實例 ECI，讓用戶徹底擺脫對 IaaS 的運維。

Serverless Kubernetes IaaS 資源免運維包括：

• 基于容器，安全隔離、高移植
• 無服務器管理：無需容量規劃，對服務器免運維
• 彈性擴容：秒級擴容，無限容器
• 按需付費，更高資源利用率

向下我們通過虛擬節點結合 ECI 實現了 IaaS 資源免運維，那么向上如何聚焦業務邏輯呢？其實就是以應用為核心。

聚焦業務邏輯：以應用為核心

圍繞應用來看，無非我們要解這些問題：

• 應用部署
• 灰度發布
• 流量管理
• 自動彈性
• 可觀測性以及應用的多版本管理

那么有開箱即用的方案去解嗎？答案是 Knative。

Knative 是什么

Knative 是基于 Kubernetes 之上提供的一款開源 Serverless 應用框架，幫助用戶部署和管理現代化的 Serverless 工作負載，打造企業級 Serverless 平臺。

Knative 具備如下優勢：

• 在幾秒鐘內建立可擴展、安全、無狀態的服務。
• 具有更高級別 Kubernetes 應用抽象的 API。
• 可插拔組件，讓您可以使用自己的日志記錄和監控、網絡和服務網格。
• 在 Kubernetes 運行的任何地方都可以運行 Knative，無需擔心供應商鎖定。
• 開發者無縫體驗，支持 GitOps、DockerOps、ManualOps 等。
• 支持常用工具和框架，例如 Django、Ruby on Rails、Spring 等。

Knative 主要包括 2 大核心模塊：Serving 和 Eventing

Serving 提供了 Service 應用模型，支持基于流量的灰度發布、版本管理、縮容到 0 以及自動彈性。

Eventing 提供事件驅動能力。支持豐富的事件源，以及用于事件流轉、過濾的 Broker/Trigger 模型。

為什么是 Knative

那么我們為什么選擇 Knative 呢？

根據 CNCF 2020 中國云原生調查報告，Knative 已經成為 Kubernetes 上最廣泛安裝的無服務器。

另外 Knative 社區近期也發起了一項統計：當前哪些云廠商或企業在提供或者使用 Knative。我們可以看到，幾乎所有的大廠都支持或者集成 Knative, 如阿里云、谷歌云、IBM、Red Hat 等，并且大部分都提供了生產級別能力（Production），這些跡象表明越來越多的用戶擁抱 Knative。

此外近期 Knative 已申請成為 CNCF 孵化項目，這無疑讓 Knative 開發者為之興奮。

Knative 落地挑戰、應對與效果

從開源到產品化落地，必然會面對一些挑戰。Knative 產品化落地主要面對如下挑戰：

• 管控組件多，運維復雜
• 0 到 1 冷啟動問題
• 流量請求 1 對 1 分發

那么我們如何來應對呢？

我們提供組件托管，幫助用戶節省資源及運維成本；當請求為 0 時，縮容到低規格保留實例，實現請求 0 到 1 免冷啟動，做到成本可控；提供自研事件網關，做到流量的精準控制。

Serverless Kubernetes 落地實踐

落地方案

結合上述介紹，向上通過 Serverless Framewok Knative 更聚焦業務應用，向下通過虛擬節點減少對基礎設施的關注。這就是我們Serverless Kubernetes 落地方案：圍繞 Kubernetes api, 下線集成云產品的能力，包括消息事件、彈性容器實例以及日志監控等。向上通過 Knative 圍繞應用為核心，提供事件驅動、自動彈性等能力。

典型應用場景

最后看一下我們有哪些落地場景，典型的應用場景及行業領域如圖：

落地實踐：異構資源，按需使用

• 客戶痛點

用戶希望通過 Serverless 技術按需使用資源，節省資源使用成本，簡化運維部署 。另外有 GPU 的業務訴求。希望使用容器化的 Serverless ，支持使用 GPU 資源，同時簡化應用運維部署（盡可能少的操作 Kubernetes deployment/svc/ingress/hpa等資源），IaaS 資源免運維。

• 解決方案

使用 Knative + ASK 作為 Serverless 架構。數據采集之后，通過服務網關訪問數據處理服務，數據處理服務根據請求量按需自動擴縮容。

落地實踐：事件驅動，精準分發

某客戶直播系統支持用戶在線互動。消息數據的處理主要有以下技術挑戰：

• 業務彈性波動，消息并發高。
• 互動實時響應，低延遲。

客戶選擇阿里云的 Knative 服務進行數據的彈性處理。應用實例數隨著業務波峰波谷實時擴容和縮容，真正做到了按需使用，實時彈性的云計算能力。整個過程完全自動化，極大的減少了業務開發人員在基礎設施上的心智負擔。

小結

我們回顧一下本文介紹的主要內容：首先介紹了為什么在 Kubernetes 提供 Serverless：

• Kubernetes 已成為云原生業界標準
• 面向標準 Kubernetes API 進行 Serverless 編程

然后我們如何實現 Serverless ?Kubernetes：

• IaaS 節點免運維
• Serverless Framework (Knative)

最后介紹了 2 個落地實踐場景：

• 異構資源，按需使用
• 事件驅動，精準分發

一句話：Serverless Kubernetes 基于 Kubernetes 之上，提供按需使用、節點免運維的 Serverless 能力，讓開發者真正實現通過 Kubernetes 標準化 API 進行 Serverless 應用編程，值得關注。

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的Serverless Kubernetes 落地实践的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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