作者：元毅、如葑

Kubernetes 作為當今雲原生業界標準，被眾多開發者所擁抱。Serverless Kubernetes 基於 Kubernetes 之上，提供按需使用、節點免運維的 Serverless 能力。當前 Serverless Kubernetes 中預設提供 Nginx Ingress Controller 已不能滿足按需使用、免運維的訴求，Serverless Kubernetes 與 ALB 結合提供按需使用、免運維的雲產品閘道器能力，同時在微服務場景下提供 MSE 雲原生閘道器能力支援。這裡給大家介紹一下如何在 Serverless Kubernetes 中提供閘道器能力增強。

## 背景
### Serverless Kubernetes (ASK)
ASK 叢集是阿里雲推出的無伺服器 Kubernetes 容器服務。您無需購買節點即可直接部署容器應用，無需對叢集進行節點維護和容量規劃，並且根據應用配置的 CPU 和記憶體資源量進行按需付費。ASK 叢集提供完善的 Kubernetes 相容能力，同時降低了 Kubernetes 使用門檻，讓您更專注於應用程式，而不是管理底層基礎設施。

在 Kubernetes 上實現 Serverless 主要做到以下兩點：

**第一：線上如何更聚焦業務應用。**

這裡我們透過 Knative ，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。Knative 是基於 Kubernetes 之上提供的一款開源 Serverless 應用框架，幫助您部署和管理現代化的 Serverless 工作負載，打造企業級 Serverless 平臺。

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。

**第二：向下如何讓使用者減少對基礎設施的關注**

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。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。

### 使用預設閘道器遇到的痛點
聊完了什麼是 Serverless Kubernetes, 我們接著說當前在 ASK 中使用預設閘道器遇到哪些問題。當前在 ASK 中預設使用 Nginx Ingress, 但是使用者需要面對如下問題：

• 自有元件，維護升級
• 手動配置彈性策略
• 手動效能調優

顯然滿足不了 Serverless 按需使用、節點免運維的訴求。那麼接下來我們講一下如何在Serverless Kubernetes 進行閘道器增強。

## Knative 與 ALB
### ALB
應用型負載均衡 ALB（Application Load Balancer）是阿里雲推出的專門面向 HTTP、HTTPS 和 QUIC 等應用層負載場景的負載均衡服務，具備超強彈性及大規模應用層流量處理能力。ALB 具備處理複雜業務路由的能力，與雲原生相關服務深度整合，提供的雲原生 Ingress 閘道器。

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**應用型負載均衡 ALB** 具有即開即用，超大效能，穩定可靠，彈性伸縮，按需付費等特點，更加適合 7 層應用交付場景。

**應用型負載均衡 ALB** 面向 7 層，支援 HTTP/HTTPS/HTTP2/WSS/QUIC/GRPC 等眾多協議，單例項可支援高達 100 萬 QPS，業界效能遙遙領先。

**產品優勢**
相較於傳統負載均衡（原 SLB），ALB 在產品定位、效能、功能特性、運維以及雲原生支援方面具備如下優勢：

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**彈性增強**

ALB 從 0 升級到 100 萬 QPS，平滑無感，無需額外操作，且完全按量付費。

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**效能增強**
如何做到比 SLB 更強的效能，主要源於多級負載、多級排程：
•提供域名，單例項支援多達 99 個 VIP，多級流量排程。
•根據流量的增長在 AZ 間智慧化擴縮，使用者無需感知。
•流量在所有 AZ 所有 RS 上均勻、打散排程，防止雪崩效應。

**運維增強**
• 基於海量大資料計算能力打造的實時訪問日誌中心
• 高精度實時流量秒級監控。陡增陡降，尖峰突刺一覽無餘。
• 例項配置管理。向 git 一樣管理配置並可一鍵回滾。

### ALB Ingress Controller
顯示結合 ALB 自身產品優勢，我們如何與 Kubernetes 結合使用呢？這裡我們提供 cloud provider：ALB Ingress Controller。透過 Kubernetes Ingress 直接建立 ALB 例項與規則。實現 Kubernetes 與 ALB 的整合。
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ALB Ingress Controller 透過 API Server 獲取 Ingress 資源的變化，動態地生成 AlbConfig，然後依次建立 ALB 例項、監聽、路由轉發規則以及後端伺服器組。Kubernetes 中 Service、Ingress 與 AlbConfig 有著以下關係：

• Service 是後端真實服務的抽象，一個 Service 可以代表多個相同的後端服務。

• Ingress 是反向代理規則，用來規定 HTTP/HTTPS 請求應該被轉發到哪個 Service 上。例如：根據請求中不同的 Host 和 URL 路徑，讓請求轉發到不同的 Service 上。

• AlbConfig 是在 ALB Ingress Controller 提供的 CRD 資源，使用 AlbConfig CRD 來配置 ALB 例項和監聽。一個 AlbConfig 對應一個 ALB 例項。

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**•豐富的轉發特性**
1. 基於 Header、Cookie 轉發。
2. 域名 URL 轉發：支援根據不同的域名和 URL 進行流量排程，提升應用系統靈活性。

**•高彈性大吞吐**
1. 效能保障型例項：推出效能保障型例項，實現不同例項間的效能隔離，提供相應規格下的效能保障。
2. 超大效能規格：針對高效能需求，提供超大規格的負載均衡例項，解決效能瓶頸問題。

**•面向雲原生應用**
1. 基於原生 Kubernetes Ingress
2. 天然支援阿里雲容器服務 Kubernetes 產品
3. 相容 Nginx Ingress 語義

**•更安全可靠**
1. ALB 自帶 DDoS 防護，可一鍵整合 Web 應用防火牆。
2. 整合 WAF 防護能力
3. 支援持全鏈路 HTTPS 加密，支援 TLS 1.3 等高效安全的加密協議。

**ALB Ingress Controller 架構**

ALB Ingress Controller 架構如下：
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**例項級別配置**
•自定義 CR：ALBConfig

**併發控制**
•同一個 Lb 序列變配，不同 Lb 並行變配。
•同一個 RsPool 序列變配，不同 RsPool 並行變配。
•Lb 變配和 Rs 變配相互獨立

**限速控制**
•Controller 同時處理的 Lb 變配和 Rs 變配分別可配置
•Controller 每秒處理的 Lb 變配和 Rs 變配分別可配置
•當 Lb 變配或 Rs 變配失敗，重新 Reconcile 的時間控制、重試次數、重試間隔分別可以配置。

### Knative 流量管理
那麼有了這個橋樑，我們可以很方便的將 ALB 作為 Knative 閘道器使用，這裡我們先介紹一下 Knative 的流量管理。

Knative 提供了強大的流量管理能力，包括：基於流量的灰度釋出、基於流量的自動彈性以及請求事件驅動的能力。

![在這裡插入圖片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/41065712b6b54eb2a0fa3fef85e7a999.png?x-oss-process=image/watermark,type_d3F5LXplbmhlaQ,shadow_50,text_Q1NETiBA6Zi_6YeM5be05be05LqR5Y6f55Sf,size_20,color_FFFFFF,t_70,g_se,x_16#pic_center)

###  Knative 結合 ALB 的實現

接下來我們看一下 Knative 結合 ALB 的實現。這裡關鍵設計：將 Knative Ingress 轉換成 Kubernetes Ingress， 然後透過 ALB Ingress Controller 建立 ALB 以及轉發規則。

![在這裡插入圖片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/1b3b015901884fb69151038caf80ef94.png?x-oss-process=image/watermark,type_d3F5LXplbmhlaQ,shadow_50,text_Q1NETiBA6Zi_6YeM5be05be05LqR5Y6f55Sf,size_20,color_FFFFFF,t_70,g_se,x_16#pic_center)

###  Knative 與 ALB 結合優勢
那麼 Knative 與 ALB 結合給我們帶來了哪些呢？

• 閘道器全託管、免運維
• 基於流量彈性
• Header/Cookie/權重灰度釋出
• 自動證書發現

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## MSE 雲原生閘道器

在虛擬化的微服務架構下，業務通常採用流量閘道器 + 微服務閘道器的兩層架構，流量閘道器負責南北向流量排程和安全防護，微服務閘道器負責東西向流量排程和服務治理，而在容器和 Kubernetes 主導的雲原生時代，Ingress 成為 Kubernetes 生態的閘道器標準，賦予了閘道器新的使命，使得流量閘道器 + 微服務閘道器合二為一成為可能。MSE 雲原生閘道器是相容 Kubernetes Ingress 標準的下一代閘道器，將傳統的流量閘道器和微服務閘道器合並，降低 50%資源成本。

![在這裡插入圖片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/46b965925df841b699bd4437388fd548.png?x-oss-process=image/watermark,type_d3F5LXplbmhlaQ,shadow_50,text_Q1NETiBA6Zi_6YeM5be05be05LqR5Y6f55Sf,size_20,color_FFFFFF,t_70,g_se,x_16#pic_center)

### MSE 雲原生閘道器 - 與 ASK 整合支援微服務能力

雲原生閘道器預設整合了容器服務 ASK，支援一鍵匯入 Kubernetes 服務且自動同步 Endpoint；且自研 Multi-Ingress Controller 元件支援多 ASK 叢集複用同一個閘道器例項，支援 Nginx Ingress 核心功能註解的無縫轉換。這裡只做簡單的介紹，更多 MSE  雲原生閘道器內容，可以關注後續的專門介紹。

![在這裡插入圖片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/92385a55302d49368e2d23f3a7904f5c.png?x-oss-process=image/watermark,type_d3F5LXplbmhlaQ,shadow_50,text_Q1NETiBA6Zi_6YeM5be05be05LqR5Y6f55Sf,size_20,color_FFFFFF,t_70,g_se,x_16#pic_center)

## 使用場景
Serverless Kubernetes 目前支援的場景包括高彈性網際網路場景、視音訊行業低延遲場景、面向雲原生應用場景等按需使用場景。結合 ALB 閘道器，可以實現新功能上線灰度釋出，業務流量模擬，結合 MSE 雲原生閘道器，可以在微服務架構最後實現快速服務發現。

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## 小結
Severless Kubernetes 閘道器增強:
•Knative 與 ALB 整合，提供更應用感知 Serverless。
•支援 MSE 雲原生閘道器，提供微服務場景能力。

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Serverless Kubernetes 再升級 | 全新的閘道器能力增強

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