*作者：元毅*

## 導讀

Kubernetes 作為當今雲原生業界標準，具備良好的生態以及跨雲廠商能力。Kubernetes 很好的抽象了 IaaS 資源交付標準，使得雲資源交付變的越來越簡單，與此同時使用者期望更多的聚焦於業務自身，做到面向應用交付，Serverless 理念也因此而生。那麼如何透過原生 Kubernetes 提供 Serverless 能力？如何借力豐富的雲原生社群生態？這裡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：

-   為什麼要做Serverless Kubernetes
-   如何實現Serverless Kubernetes
-   Serverless Kubernetes 落地實踐

## 為什麼要做 Serverless Kubernetes

### Kubernetes

眾所周知，Kubernetes 是一款開源容器化編排系統，使用者使用 Kubernetes 可以做到降低運維成本、提高運維效率，並且提供標準化 API，某種意義就是避免被雲廠商繫結，進而形成了以 Kubernetes 為核心的雲原生生態。可以說 Kubernetes 已然成為了雲原生業界事實標準。

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### Serverless 與 Kubernetes

那麼我們回到 Serverless 上面來，Serverless 的核心理念在於讓開發者更聚焦業務邏輯，減少對基礎設施的關注。那麼我們如何在雲原生業界標準之上做 Serverless，Kubernetes 是否也能做到更專注於應用業務邏輯。

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### Kubernetes 做 Serverless 有哪些優勢

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

-   容器化
-   統一 IaaS 資源交付
-   CI/CD 持續整合部署
-   跨雲廠商
-   豐富的生態
-   面向應用管理

而對應於 Serverless 來說

-   事件驅動：Kubernetes 支援 job 型別、並圍繞 Kubernetes 提供豐富的事件源
-   按需使用：Kubernetes 本身支援 hpa 彈效能力
-   免運維、高可用：Kubernetes 可以透過容器化、統一資源交付很好的支援。

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

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## 如何實現 Serverless Kubernetes

在 Kubernetes 上實現 Serverless 主要做到一下兩點：

第一：向下如何讓使用者減少對基礎設施的關注；

第二：線上如何更聚焦業務應用。

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這裡我們透過 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。透過 IaaS 資源免運維，減少對基礎設施的關注，做到節點免運維。

那麼 IaaS 資源免運維，我們是如何做的呢？

### 減少對基礎設定的關注：IaaS 免運維

原生的 Kubernetes 節點資源需要使用者自行維護，為了降低使用者維護節點成本，我們提供了託管節點池，幫助使用者維護節點的生命週期，但使用者還是需要對託管節點池策略進行維護，更近一步在 Serverless Kubernetes 中透過虛擬節點結合彈性容器例項 ECI，讓使用者徹底擺脫對 IaaS 的運維。

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Serverless Kubernetes IaaS 資源免運維包括：

-   基於容器，安全隔離、高移植
-   無伺服器管理：無需容量規劃，對伺服器免運維
-   彈性擴容：秒級擴容，無限容器
-   按需付費，更高資源利用率

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向下我們透過虛擬節點結合 ECI 實現了 IaaS 資源免運維，那麼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
-   灰度釋出
-   流量管理
-   自動彈性
-   可觀測性以及應用的多版本管理

那麼有開箱即用的方案去解嗎？答案是 Knative。

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### Knative 是什麼

Knative 是基於 Kubernetes 之上提供的一款開源 Serverless 應用框架，幫助使用者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充套件、安全、無狀態的服務。
-   具有更高階別 Kubernetes 應用抽象的 API。
-   可插拔元件，讓您可以使用自己的日誌記錄和監控、網路和服務網格。
-   在 Kubernetes 執行的任何地方都可以執行 Knative，無需擔心供應商鎖定。
-   開發者無縫體驗，支援 GitOps、DockerOps、ManualOps 等。
-   支援常用工具和框架，例如 Django、Ruby on Rails、Spring 等。

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

Serving 提供了 Service 應用模型，支援基於流量的灰度釋出、版本管理、縮容到 0 以及自動彈性。

Eventing 提供事件驅動能力。支援豐富的事件源，以及用於事件流轉、過濾的 Broker/Trigger 模型。

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###  為什麼是 Knative

那麼我們為什麼選擇 Knative 呢？

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根據 CNCF 2020 中國雲原生調查報告，Knative 已經成為 **Kubernetes 上最廣泛安裝的無伺服器。**

另外 Knative 社群近期也發起了一項統計：當前哪些雲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援或者整合 Knative, 如阿里雲、谷歌雲、IBM、Red Hat 等，並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使用者擁抱 Knative。

此外近期 Knative 已申請成為 CNCF 孵化專案，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：

-   管控元件多，運維複雜
-   0 到 1 冷啟動問題
-   流量請求 1 對 1 分發

那麼我們如何來應對呢？

我們提供元件託管，幫助使用者節省資源及運維成本；當請求為 0 時，縮容到低規格保留例項，實現請求 0 到 1 免冷啟動，做到成本可控；提供自研事件閘道器，做到流量的精準控制。

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## Serverless Kubernetes 落地實踐

### 落地方案

結合上述介紹，向上透過 Serverless Framewok Knative 更聚焦業務應用，向下透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, 下線整合雲產品的能力，包括訊息事件、彈性容器例項以及日誌監控等。向上透過 Knative 圍繞應用為核心，提供事件驅動、自動彈性等能力。

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### 典型應用場景

最後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：

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### 落地實踐：異構資源，按需使用

-   客戶痛點

使用者希望透過 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 ，支援使用 GPU 資源，同時簡化應用運維部署（儘可能少的操作 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。資料採集之後，透過服務閘道器訪問資料處理服務，資料處理服務根據請求量按需自動擴縮容。

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### 落地實踐：事件驅動，精準分發

某客戶直播系統支援使用者線上互動。訊息資料的處理主要有以下技術挑戰：

-   業務彈性波動，訊息併發高。
-   互動實時響應，低延遲。

客戶選擇阿里雲的 Knative 服務進行資料的彈性處理。應用例項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，實時彈性的雲端計算能力。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。

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## 小結

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

-   Kubernetes 已成為雲原生業界標準
-   面向標準 Kubernetes API 進行 Serverless 程式設計

然後我們如何實現 Serverless  Kubernetes：

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

最後介紹了 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 基於 Kubernetes 之上，提供按需使用、節點免運維的 Serverless 能力，讓開發者真正實現透過 Kubernetes 標準化 API 進行 Serverless 應用程式設計，值得關注。

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Serverless Kubernetes 落地實踐

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