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作者
謝于寧（予棲） 阿里云容器服務高級開發工程師
羅晶（瑤靖） 阿里云容器服務高級產品經理
鄧雋? 阿里云容器服務技術專家
導讀：2019 年天貓 雙11，阿里巴巴核心系統首次實現 100% 上云。面對全球最大的交易洪峰，阿里云扛住了每秒 54.4 萬筆的交易峰值，這是“云原生”與“天貓全球狂歡節”的一次完美聯名。
（圖為 2019 年天貓 雙11 成交額）
容器鏡像服務作為阿里巴巴經濟體云原生領域的重要基礎設施之一，早在?雙11 備戰期間就已面臨大規模分發需求。為了更好地支持這一需求，產品提前進行規劃及迭代更新，全面提升了大規模分發場景下的性能、可觀測性和穩定性。在新的 雙11 來臨前，容器鏡像服務新增了數 PB 的鏡像數據，月均鏡像拉取達數億次。同時產品提供了云原生應用交付鏈等功能，全面覆蓋阿里巴巴經濟體及云上用戶在云原生時代的使用需求。
本文將介紹容器鏡像服務如何通過提升產品能力來應對云原生應用萬節點分發場景下的新發展和新挑戰。
隨著云原生技術的迅速普及，Kubernetes 已經成為事實上應用容器化平臺的標準，成為了云原生領域的“一等公民”。
Kubernetes?以一種聲明式的容器編排與管理體系，讓軟件交付變得越來越標準化。Kubernetes 提供了統一模式的 API，能以 YAML 格式的文件定義 Kubernetes 集群內的資源。這一些 YAML 格式的資源定義使得 Kubernetes 能輕松被上下游系統所集成，完成一系列原本需要用非標準化腳本、人工來完成的操作。同時社區根據應用交付場景及需求，在原生 YAML 格式的資源定義文件之外衍生出了更多系列的云原生應用交付標準，例如 Helm Chart、Opeartor、Open Application Model 等。
（圖為云原生應用交付標準演進）
除了云原生應用交付標準推陳出新，用戶對交付方式也提出了更高的要求。越來越多的用戶期望能以流程化、自動化、更安全的方式交付云原生應用，因此單純的萬節點分發場景已經演化成萬節點分鐘級多環節協同分發。再加上全球化業務發展，這意味著在分鐘級時間內完成各個環節之后，還需再完成全球化分發，這對支撐云生應用分發的平臺提出了更高的要求。
通過控制容器鏡像大小、采用 P2P 分發鏡像層、優化 Registry 服務端等方式，我們極大優化了大規模分發的性能，最終達成了萬節點分鐘級分發的目標：
優化容器鏡像大小，降低鏡像傳輸成本
優化服務端處理性能，提高請求響應速率
（圖為鏡像大規模分發的優化策略）
為了讓擁有同樣需求的企業客戶能夠享受到如上一致的分發能力和體驗，容器鏡像服務產品在?2019 年 3 月正式推出了容器鏡像服務企業版（ACR Enterprise Edition）。容器鏡像服務企業版提供了企業級云原生資產托管能力以及云原生應用全球化同步、大規模分發能力，適合有著高安全需求、多地域業務部署、擁有大規模集群節點的企業級容器客戶。除此之外，容器鏡像服務企業版還在云原生資產托管、交付、分發等幾個方面進一步提升云原生應用萬節點分鐘級分發協同體驗。
在應用交付物層面，容器鏡像服務企業版目前支持容器鏡像、Helm Chart 兩類云原生應用資產的全生命周期管理；
在訪問安全層面，產品提供了獨立網絡訪問控制功能，可以細粒度控制公網及 VPC 網絡的訪問策略，僅允許符合策略的來源方訪問資產，進一步保障云原生資產的訪問安全；
（圖為容器鏡像服務企業版支持云原生應用交付）
云原生應用生產環節，用戶可以直接上傳托管容器鏡像、Helm Chart 等云原生資產；也可以通過構建功能自動從源代碼（Github、阿里云 Code、GitLab 等來源）智能構建成容器鏡像。同時為了解決流程化、自動化、更安全的方式交付云原生應用這一需求，容器鏡像服務企業版引入了云原生應用交付鏈功能。云原生應用交付鏈以云原生應用托管為始，以云原生應用分發為終，全鏈路可觀測、可追蹤、可自主設置。可以實現一次應用變更，全球化多場景自動交付，從流程層面極大地提升了云原生應用萬節點分發的效率及安全性。
（圖為控制臺創建云原生應用交付鏈）
云原生應用交付環節，支持自動發起靜態安全掃描并自定義配置安全阻斷策略。一旦識別到靜態應用中存在高危漏洞后，可自動阻斷后續部署鏈路。用戶可基于漏洞報告中的修復建議，更新優化構建成新的鏡像版本，再次發起交付。
云原生應用分發環節，當前置環節完成無阻斷后，云原生應用正式進入全球化分發及大規模分發環節。為了保障萬節點分鐘級分發協同完成，容器鏡像服務聯合容器服務、彈性容器實例等云產品提供了端到端的極致分發體驗。針對全球化分發，由于基于細粒度同步策略調度、同步鏈路優化等優化手段，云原生應用的全球同步效率相比手動同步提升了 7 倍。
（圖為云原生應用的全球化分發）
在 P2P?大規模分發方面，產品針對云環境多次優化基于 Dragonfly 的分發方案，最終通過多個創新技術解決了大規模文件下載以及跨網絡隔離等場景下各種文件分發難題，大幅提高大規模容器鏡像分發能力。平均鏡像大規模分發效率比普通方式提高數倍，適用于容器集群單集群節點數達 100 及以上的場景。
(圖為基于 P2P 的分發流程示意）
除了 P2P 大規模分發手段外，為了更好地滿足特定場景下的大規模分發需求，產品還支持基于鏡像快照的大規模分發方式。基于鏡像快照的分發方式，可避免或減少鏡像層的下載，極大提高彈性容器實例創建速度。在容器集群（ASK）及彈性容器實例（ECI）的聯合使用場景下，產品可以支持 500 節點秒級鏡像拉取，實現業務突發場景下極速擴容。
在功能及性能指標滿足云原生應用萬節點分鐘級分發協同需求外，容器鏡像服務還對平臺能力進行了提升和優化，保障了分發過程的可觀測性及穩定性。同時平臺提供了集成能力，進一步延展云原生應用分發的使用場景和價值。
穩定性層面的具體提升及優化工作從監控報警、容錯容災、依賴治理、限流降級、容量規劃等幾個方面展開。
在依賴治理方面，平臺對云原生應用交付鏈中的相關重點環節及外部依賴進行統一管理，提升交付鏈整體交付能力，幫助用戶識別熱點倉庫及追蹤交付鏈執行結果；
在限流降級方面，平臺分析識別云原生應用分發核心環節的主次業務功能，優先保障主要業務邏輯完成，次要業務邏輯可降級延后處理；
（圖為平臺的穩定性保障策略）
基于平臺提供的豐富的集成能力，用戶還可以將容器鏡像服務企業版作為云原生資產托管及分發的基礎設施，為他們的用戶提供云原生應用分發能力。
其中，容器鏡像服務企業版支撐阿里云云市場構建容器應用市場，支撐容器應用市場的容器商品托管及商業化分發，構建云上云原生生態閉環。ISV 服務商，例如 Intel、Fortinet、奧哲，將容器化商品以容器鏡像或者 Helm Chart 的形式在云市場快速上架，實現標準化交付、商業化變現。市場客戶也可以從容器應用市場獲取到優質的阿里云官方及 ISV 容器鏡像，快速部署至容器服務容器集群，享受到阿里云豐富的云原生生態。
（圖為容器應用市場流程示意）
從支持阿里巴巴 雙11 大規模分發需求，到全面覆蓋阿里巴巴經濟體及云用戶的云原生資產托管及分發需求，再到支撐構建云上容器生態閉環，阿里云容器鏡像服務已成為了云原生時代的核心基礎設施之一，釋放云原生價值的重要加速器。容器鏡像服務也將持續為用戶帶來更加優異的云原生應用分發功能、性能及體驗。
本書亮點
“阿里巴巴云原生關注微服務、Serverless、容器、Service Mesh 等技術領域、聚焦云原生流行技術趨勢、云原生大規模的落地實踐，做最懂云原生開發者的技術圈。”
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