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Serverless Kubernetes入門：對kubernetes做減法

發(fā)布時間：2020-08-11 12:20:42 來源：ITPUB博客 閱讀：167 作者：大濤學(xué)長 欄目：關(guān)系型數(shù)據(jù)庫

背景

Kubernetes作為通用的容器編排系統(tǒng)，承載了廣泛的應(yīng)用和場景，包括CI／CD,數(shù)據(jù)計(jì)算，在線應(yīng)用，AI等，然而由于其通用性和復(fù)雜性，管理一個kubernetes集群對于很多用戶而言還是充滿挑戰(zhàn)的，主要體現(xiàn)在：
  • 學(xué)習(xí)成本高；
  • 集群運(yùn)維管理成本高，包括節(jié)點(diǎn)管理、容量規(guī)劃，以及各種節(jié)點(diǎn)異常問題的定位；
  • 計(jì)算成本在很多場景中沒有達(dá)到最優(yōu)，比如對于一個定時運(yùn)行Jobs的集群，長期持有資源池對于用戶來說是浪費(fèi)的行為，資源利用率不高。
Serverless Kubernetes是阿里云容器服務(wù)團(tuán)隊(duì)對未來kubernetes演進(jìn)方向的一種探索，通過對kubernetes做減法，降低運(yùn)維管理負(fù)擔(dān)，簡化集群管理，讓kubernetes從復(fù)雜到簡單。

對Kubernetes集群做減法

無節(jié)點(diǎn)管理

我們相信未來用戶會更加關(guān)注應(yīng)用的開發(fā)，而不是基礎(chǔ)設(shè)施的維護(hù)。體現(xiàn)在kubernetes集群中，我們希望用戶能夠關(guān)注在pod/service/ingress/job等應(yīng)用編排語義上，對底層node則可以減少關(guān)注。
無需管理節(jié)點(diǎn)也可以顯著降低集群的運(yùn)維管理成本，經(jīng)統(tǒng)計(jì)kubernetes常見的異常問題中大多數(shù)與節(jié)點(diǎn)相關(guān)，比如Node NotReady問題，也無需擔(dān)憂Node的安全問題，以及基礎(chǔ)系統(tǒng)軟件的升級和維護(hù)。
在ASK集群中，我們使用虛擬節(jié)點(diǎn)virtual-kubelet代替ecs節(jié)點(diǎn)，虛擬節(jié)點(diǎn)的容量可以認(rèn)為是“無限大”，用戶不需要為集群的容量擔(dān)憂，無需預(yù)先做容量規(guī)劃。

無Master管理

和ACK托管版一樣，ASK的Master(apiserver, ccm, kcm等)資源被容器服務(wù)平臺托管，用戶無需管理這些核心組件的升級和運(yùn)維，也不用付出成本。

極簡的k8s基礎(chǔ)運(yùn)行環(huán)境

除了無需管理節(jié)點(diǎn)和Master外，我們還對kubernetes集群管理做了大量簡化，包括默認(rèn)托管很多addon，用戶無需再管理一些基礎(chǔ)的addon，也不需要為這些addon付費(fèi)。依賴阿里云原生的網(wǎng)絡(luò)和存儲等能力，以及獨(dú)特的托管架構(gòu)設(shè)計(jì)，我們提供了極度簡化但功能完備的kubernetes基礎(chǔ)運(yùn)行環(huán)境。
功能ACKASK存儲需要部署aliyun-disk-controller/flexvolume無需部署（正在支持中）CNI網(wǎng)絡(luò)需要部署terway/flannel daemonset無需部署，基于vpc網(wǎng)絡(luò)通信coredns服務(wù)發(fā)現(xiàn)需要部署2個coredns副本無需部署，基于privatezone訪問kube-proxy需要部署kube-proxy daemonset無需部署，基于privatezone訪問Ingress需要部署nginx-ingress-controller無需部署，基于SLB七層轉(zhuǎn)發(fā)免密拉取ACR鏡像需要部署acr-credential-helper無需部署，默認(rèn)支持sls日志收集需要部署logtail daemonset無需部署，默認(rèn)支持metrics統(tǒng)計(jì)需要部署metrics-server無需部署，開箱即用掛載eip需要部署terway無需部署，使用annotaion指定云盤隨pod創(chuàng)建掛載依賴aliyun-disk-controller無需部署，默認(rèn)支持彈性伸縮需要部署cluster-autoscaler無需部署GPU插件需要部署Nivida-docker無需部署，開箱即用
綜上可以看到，ACK集群至少需要2臺ecs機(jī)器以運(yùn)行這些基本的Addon，而ASK集群把這些基礎(chǔ)Addon化為無形，可以達(dá)到0成本創(chuàng)建一個開箱可用的kubernetes集群。

簡化彈性伸縮

因?yàn)闊o需管理節(jié)點(diǎn)和容量規(guī)劃，因此當(dāng)集群需要擴(kuò)容時也就不需要考慮節(jié)點(diǎn)層面的擴(kuò)容，只需要關(guān)注pod的擴(kuò)容， 這對于擴(kuò)容的速度和效率都是極大的提升，目前一些客戶指定使用ASK/ECI的方式來快速應(yīng)對業(yè)務(wù)流量高峰。
當(dāng)前ASK/ECI支持30s完全啟動500個pod（至Running狀態(tài)），單個pod啟動可以達(dá)到10s以內(nèi)。

更低成本

除去ASK集群本身的低成本創(chuàng)建外，pod的按需使用也讓很多場景下資源利用率達(dá)到最優(yōu)。對于很多Jobs或者數(shù)據(jù)計(jì)算場景而言，用戶并不需要長期維護(hù)一個固定的資源池，這時ASK/ECI可以很好的支持這些訴求。
經(jīng)驗(yàn)證，當(dāng)pod一天中運(yùn)行時間少于16個小時，則ASK/ECI的方式相比保有ecs資源池更節(jié)省經(jīng)濟(jì)成本。

ECI：快速交付容器資源的彈性計(jì)算服務(wù)

談起ASK，一定會談到ASK的資源底座ECI。ECI是阿里云基于ECS IaaS資源池提供的穩(wěn)定、高效、高彈性容器實(shí)例服務(wù)。ECI讓容器成為了公有云的第一等公民，用戶無需購買和管理ecs就可以直接部署容器應(yīng)用，這種簡化的容器實(shí)例產(chǎn)品形態(tài)和ASK形成了一個完美的組合。 用戶可以直接使用ECI Open API創(chuàng)建容器實(shí)例資源，但在容器場景中用戶普遍需要一個編排系統(tǒng)，來負(fù)責(zé)容器的調(diào)度、高可用編排等能力，而ASK正是這樣的kubernetes編排層。
對于ASK而言，ECI讓ASK容器服務(wù)免去了搭建后臺計(jì)算資源池的必要，更不用為底層計(jì)算資源池的容量而擔(dān)憂?；贓CI就意味著基于整個阿里云IaaS規(guī)?；Y源池，天然擁有了庫存和彈性優(yōu)勢（比如可以通過Annotation的方式指定底層eci對應(yīng)的ecs規(guī)格，大部分ecs規(guī)格都可以在ASK中使用，滿足多種計(jì)算場景的需求）。另外ECI和ECS復(fù)用資源池意味著我們可以最大化釋放規(guī)模化紅利，給用戶提供更低成本的計(jì)算服務(wù)。

容器生態(tài)支持

ASK對kubernetes容器生態(tài)提供了完善的支持，目前已有大量客戶使用ASK來支撐如下各種場景。
  • CI/CD：gitlab-runner，jenkins/jenkins-x
  • 數(shù)據(jù)計(jì)算：spark/spark-operator，flink，presto，argo
  • AI：tensorflow/arena
  • ServiceMesh： istio，knative
  • 測試：locust，selenium



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