Serverless Kubernetes入門：對kubernetes做減法

發布時間：2020-08-11 12:20:42 來源：ITPUB博客閱讀：168 作者：大濤學長欄目：關系型數據庫

背景

Kubernetes作為通用的容器編排系統，承載了廣泛的應用和場景，包括CI／CD,數據計算，在線應用，AI等，然而由于其通用性和復雜性，管理一個kubernetes集群對于很多用戶而言還是充滿挑戰的，主要體現在：

學習成本高；
集群運維管理成本高，包括節點管理、容量規劃，以及各種節點異常問題的定位；
計算成本在很多場景中沒有達到最優，比如對于一個定時運行Jobs的集群，長期持有資源池對于用戶來說是浪費的行為，資源利用率不高。

Serverless Kubernetes是阿里云容器服務團隊對未來kubernetes演進方向的一種探索，通過對kubernetes做減法，降低運維管理負擔，簡化集群管理，讓kubernetes從復雜到簡單。

對Kubernetes集群做減法

無節點管理

我們相信未來用戶會更加關注應用的開發，而不是基礎設施的維護。體現在kubernetes集群中，我們希望用戶能夠關注在pod/service/ingress/job等應用編排語義上，對底層node則可以減少關注。

無需管理節點也可以顯著降低集群的運維管理成本，經統計kubernetes常見的異常問題中大多數與節點相關，比如Node NotReady問題，也無需擔憂Node的安全問題，以及基礎系統軟件的升級和維護。

在ASK集群中，我們使用虛擬節點virtual-kubelet代替ecs節點，虛擬節點的容量可以認為是“無限大”，用戶不需要為集群的容量擔憂，無需預先做容量規劃。

無Master管理

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

極簡的k8s基礎運行環境

除了無需管理節點和Master外，我們還對kubernetes集群管理做了大量簡化，包括默認托管很多addon，用戶無需再管理一些基礎的addon，也不需要為這些addon付費。依賴阿里云原生的網絡和存儲等能力，以及獨特的托管架構設計，我們提供了極度簡化但功能完備的kubernetes基礎運行環境。

功能ACKASK存儲需要部署aliyun-disk-controller/flexvolume無需部署（正在支持中）CNI網絡需要部署terway/flannel daemonset無需部署，基于vpc網絡通信coredns服務發現需要部署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七層轉發免密拉取ACR鏡像需要部署acr-credential-helper無需部署，默認支持sls日志收集需要部署logtail daemonset無需部署，默認支持metrics統計需要部署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創建掛載依賴aliyun-disk-controller無需部署，默認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機器以運行這些基本的Addon，而ASK集群把這些基礎Addon化為無形，可以達到0成本創建一個開箱可用的kubernetes集群。

簡化彈性伸縮

因為無需管理節點和容量規劃，因此當集群需要擴容時也就不需要考慮節點層面的擴容，只需要關注pod的擴容，這對于擴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的方式來快速應對業務流量高峰。

當前ASK/ECI支持30s完全啟動500個pod（至Running狀態），單個pod啟動可以達到10s以內。

更低成本

除去ASK集群本身的低成本創建外，pod的按需使用也讓很多場景下資源利用率達到最優。對于很多Jobs或者數據計算場景而言，用戶并不需要長期維護一個固定的資源池，這時ASK/ECI可以很好的支持這些訴求。

經驗證，當pod一天中運行時間少于16個小時，則ASK/ECI的方式相比保有ecs資源池更節省經濟成本。

ECI：快速交付容器資源的彈性計算服務

談起ASK，一定會談到ASK的資源底座ECI。ECI是阿里云基于ECS IaaS資源池提供的穩定、高效、高彈性容器實例服務。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用，這種簡化的容器實例產品形態和ASK形成了一個完美的組合。用戶可以直接使用ECI Open API創建容器實例資源，但在容器場景中用戶普遍需要一個編排系統，來負責容器的調度、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容器服務免去了搭建后臺計算資源池的必要，更不用為底層計算資源池的容量而擔憂。基于ECI就意味著基于整個阿里云IaaS規模化資源池，天然擁有了庫存和彈性優勢（比如可以通過Annotation的方式指定底層eci對應的ecs規格，大部分ecs規格都可以在ASK中使用，滿足多種計算場景的需求）。另外ECI和ECS復用資源池意味著我們可以最大化釋放規模化紅利，給用戶提供更低成本的計算服務。

容器生態支持

ASK對kubernetes容器生態提供了完善的支持，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
數據計算：spark/spark-operator，flink，presto，argo
AI：tensorflow/arena
ServiceMesh： istio，knative
測試：locust，selenium

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對Kubernetes集群做減法

無節點管理

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極簡的k8s基礎運行環境

簡化彈性伸縮

更低成本

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容器生態支持

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