作者 | 元毅（阿里云容器平臺高級開發工程師）
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導讀**
Kubernetes 作為當今云原生業界標準，具備良好的生態以及跨云廠商能力，Kubernetes 很好的抽象了 IaaS 資源交付標準，使得云資源交付變的更簡單，與此同時越來越多的用戶期望能夠聚焦于業務自身，做到面向應用交付，Serverless 理念也因此而生，
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那么如何通過原生 Kubernetes 提供 Serverless 能力？如何借力豐富的云原生社區生態？本文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：
- 為什么要做Serverless Kubernetes
- 如何實作Serverless Kubernetes
- Serverless Kubernetes 落地實踐
Serverless Kubernetes 初衷**
1、 Kubernetes
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眾所周知，Kubernetes 是一款開源容器化編排系統，用戶使用 Kubernetes 可以做到降低運維成本、提高運維效率，并且提供標準化 API，某種意義就是避免被云廠商系結，進而形成了以 Kubernetes 為核心的云原生生態，可以說 Kubernetes 已然成為了云原生業界事實標準，
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2、Serverless 與 Kubernetes
那么我們回到 Serverless 上面來，Serverless 的核心理念在于讓開發者更聚焦業務邏輯，減少對基礎設施的關注，那么我們如何在云原生業界標準之上做 Serverless，Kubernetes 是否也能做到更專注于應用業務邏輯，
3、Kubernetes 做 Serverless 的優勢
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在看一下 Kubernetes 做 Serverless 有什么優勢前，我們先來看一下 Kubernetes 特性包括哪些：
- 容器化
- 統一 IaaS 資源交付
- CI/CD 持續集成部署
- 跨云廠商
- 豐富的生態
- 面向應用管理
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對應于 Serverless 來說：
- 事件驅動：Kubernetes 支持 job 型別、并圍繞 Kubernetes 提供豐富的事件源
- 按需使用：Kubernetes 本身支持 hpa 彈性能力
- 免運維、高可用：Kubernetes 可以通過容器化、統一資源交付很好的支持，
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結合這些來看 Kubernetes 實作 serverless，具備天然優勢，
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如何實作 Serverless Kubernetes**
在 Kubernetes 上實作 Serverless 主要做到一下兩點：
- 向下如何讓用戶減少對基礎設施的關注；
- 向上如何更聚焦業務應用，
這里我們通過 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，通過 IaaS 資源免運維，減少對基礎設施的關注，做到節點免運維，
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那么 IaaS 資源免運維，我們又是如何做的呢？
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1、減少對基礎設定的關注：IaaS 免運維
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原生的 Kubernetes 節點資源需要用戶自行維護，為了降低用戶維護節點成本，我們提供了托管節點池，幫助用戶維護節點的生命周期，但用戶還是需要對托管節點池策略進行維護，更近一步在 Serverless Kubernetes 中通過虛擬節點結合彈性容器實體 ECI，讓用戶徹底擺脫對 IaaS 的運維，
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Serverless Kubernetes IaaS 資源免運維包括：
- 基于容器，安全隔離、高移植
- 無服務器管理：無需容量規劃，對服務器免運維
- 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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向下我們通過虛擬節點結合 ECI 實作了 IaaS 資源免運維，那么向上如何聚焦業務邏輯呢？其實就是以應用為核心，
2、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：
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- 應用部署
- 灰度發布
- 流量管理
- 自動彈性
- 可觀測性以及應用的多版本管理
那么有開箱即用的方案去解嗎？答案是 Knative，
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3、Knative 是什么
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Knative 是基于 Kubernetes 之上提供的一款開源 Serverless 應用框架，幫助用戶部署和管理現代化的 Serverless 作業負載，打造企業級 Serverless 平臺，
Knative 具備如下優勢：
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- 在幾秒鐘內建立可擴展、安全、無狀態的服務，
- 具有更高級別 Kubernetes 應用抽象的 API，
- 可插拔組件，讓您可以使用自己的日志記錄和監控、網路和服務網格，
- 在 Kubernetes 運行的任何地方都可以運行 Knative，無需擔心供應商鎖定，
- 開發者無縫體驗，支持 GitOps、DockerOps、ManualOps 等，
- 支持常用工具和框架，例如 Django、Ruby on Rails、Spring 等，
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Knative 主要包括 2 大核心模塊：Serving 和 Eventing
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Serving 提供了 Service 應用模型，支持基于流量的灰度發布、版本管理、縮容到 0 以及自動彈性，
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Eventing 提供事件驅動能力，支持豐富的事件源，以及用于事件流轉、過濾的 Broker/Trigger 模型，
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4、為什么是 Knative
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那么我們為什么選擇 Knative 呢？
根據 CNCF 2020 中國云原生調查報告，Knative 已經成為 Kubernetes 上最廣泛安裝的無服務器，
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另外 Knative 社區近期也發起了一項統計：當前哪些云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持或者集成 Knative, 如阿里云、谷歌云、IBM、Red Hat 等，并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用戶擁抱 Knative，
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此外近期 Knative 已申請成為 CNCF 范訓專案，這無疑讓 Knative 開發者為之興奮，
5、Knative 落地挑戰、應對與效果
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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：
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- 管控組件多，運維復雜
- 0 到 1 冷啟動問題
- 流量請求 1 對 1 分發
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那么我們如何來應對呢？
我們提供組件托管，幫助用戶節省資源及運維成本；當請求為 0 時，縮容到低規格保留實體，實作請求 0 到 1 免冷啟動，做到成本可控；提供自研事件網關，做到流量的精準控制，
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Serverless Kubernetes 落地實踐
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1、落地方案
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結合上述介紹，向上通過 Serverless Framewok Knative 更聚焦業務應用，向下通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, 下線集成云產品的能力，包括訊息事件、彈性容器實體以及日志監控等，向上通過 Knative 圍繞應用為核心，提供事件驅動、自動彈性等能力等，
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2、典型應用場景
最后我們來看一下目前有哪些落地場景，典型的應用場景及行業領域如圖：
3、落地實踐：異構資源，按需使用
(1) 客戶痛點
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用戶希望通過 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 ，支持使用 GPU 資源，同時簡化應用運維部署（盡可能少的操作 Kubernetes deployment/svc/ingress/hpa等資源），IaaS 資源免運維，
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(2) 解決方案
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使用 Knative + ASK 作為 Serverless 架構，資料采集之后，通過服務網關訪問資料處理服務，資料處理服務根據請求量按需自動擴縮容，
4、落地實踐：事件驅動，精準分發
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某客戶直播系統支持用戶在線互動，訊息資料的處理主要有以下技術挑戰：
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- 業務彈性波動，訊息并發高，
- 互動實時回應，低延遲，
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客戶選擇阿里云的 Knative 服務進行資料的彈性處理，應用實體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，實時彈性的云計算能力，整個程序完全自動化，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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總結
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我們回顧一下本文介紹的主要內容：
首先介紹了為什么在 Kubernetes 提供 Serverless：
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- Kubernetes 已成為云原生業界標準
- 面向標準 Kubernetes API 進行 Serverless 編程
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然后我們如何實作 Serverless Kubernetes：
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- IaaS 節點免運維
- Serverless Framework (Knative)
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最后介紹了 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 基于 Kubernetes 之上，提供按需使用、節點免運維的 Serverless 能力，讓開發者真正實作通過 Kubernetes 標準化 API 進行 Serverless 應用編程，值得關注，
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