Serverless X OpenKruise 部署效率优化之道


作者 | 许成铭(竞霄)

Serverless 作为云计算的最佳实践、云原生发展的方向和未来演进趋势,其核心价值在于快速交付、智能弹性、更低成本。SAE(Serverless 应用引擎)作为首款面向应用的 Serverless PaaS 平台,实现了 Serverless 架构与微服务架构的完美结合,使存量应用也可以零代码改造享受 Serverless 赋予的技术红利,目前正在增强多语言特性,向多负载类型多元化场景方向演进。作为 Serverless 平台,高效的应用部署效率无疑是产品的核心竞争力,也是弹性伸缩、智能托管的基础。更快的部署效率,意味着更好的用户体验,更低的用户成本,更极致的弹性能力。SAE 极致弹性项目,力求提升应用端到端启动速度,保证用户在突发场景下的快速扩容效率和系统稳定性 SLA 。

Serverless 应用引擎:https://www.aliyun.com/product/aliware/product/sae

项目背景

SAE 底层使用 Kubernetes 架构,使用神龙裸金属安全容器、 ECI 两种资源池,用户在 SAE 中运行的应用会映射到 Kubernetes 中相应的资源。

通过采集线上全量 K8s 事件,整个 Pod 的创建生命周期进行分节点、分阶段的耗时统计分析,以神龙节点为例,各阶段比例如图:

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从图中可以看出,整个 pod 的创建生命周期包括调度,拉取并创建 init 容器,拉取用户业务镜像,创建和启动容器等。其耗时主要集中在调度和拉取用户镜像上。究其原因在于 SAE 神龙节点调度链路整体耗时较长,而镜像耗时主要在于拉取镜像与解压镜像的时长,特别是在大容量镜像部署的情况下尤为突出。

实施方案

SAE 团队从长期架构规划,使用场景通用性等多个方面进行方案调研分析, 考虑采用原地升级的部署策略代替重建升级策略,避免部署过程中重调度,减少整体耗时。

所谓原地升级,即只更新 Pod 中某一个或多个容器版本、而不影响整个 Pod 对象、其余容器的升级,而且在升级过程中保证 ip、node 不发生改变。在阿里巴巴内部,绝大部分电商应用在云原生环境都统一使用原地升级的方式做发布,这种原地升级的模式极大地提升了应用发布的效率,节省了调度,分配网络,挂载磁盘以及拉取镜像的耗时。通过分析线上 SAE 用户历史部署记录,发现只更新镜像/程序包部署应用的占大多数,也就是说原地升级能力非常适合在 SAE 产品中落地。

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原地升级给 SAE 带来的优势在于:
  • 避免重调度,避免 sidecar 容器重建,整个部署耗时只需要拉取和创建业务容器;
  • 无需调度,可以预先在 Node 上缓存新镜像,提高弹性效率;
  • 可以保持 ip 不变,避免因 ip 变化导致依赖组件如注册中心感知的延时;
  • 减少重建 pod 对调度器,注册中心,业务上下游的压力。


与此同时,OpenKruise 项目已经将原地升级能力通过 CloneSet / AdvanceStatefulSet 贡献于开源。CloneSet 是 OpenKruise 中提供的核心 workload  之一,它主要面向无状态应用,提供了更加高效、确定可控的应用管理和部署能力,支持优雅原地升级、指定删除、发布顺序可配置、并行/灰度发布等丰富的策略,可以满足更多样化的应用场景。CloneSet 与原生 Kubernetes workload 功能对比如图:

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OpenKruise 项目:https://openkruise.io/

SAE 决定采用 CloneSet 作为新的应用负载,一方面借助其原地升级的能力提升应用整体部署效率,另一方面也结合 OpenKruise 开源的力量,共同打造通用标准的无状态应用负载的大规模使用实践。针对于增量应用, SAE 会默认采用 CloneSet 进行用户应用的部署,并结合最大不可用实例数和优雅升级时长来保证发布的流量无损,而对于存量应用, SAE 将采用基于有限状态机的滚动升级进行在线迁移操作。

方案上线后效果显著,在一个月的时间内,已经有近千个应用使用 CloneSet 进行部署,且原地升级次数为重建升级的两倍,部署效率比原生 K8s 提升 42% ,结合镜像缓存,用户部署应用到容器启动在秒级内完成。SAE 后续会对更多 OpenKruise 的高级能力产品化,同时结合用户场景,不断打磨稳定性与最佳实践回馈于开源。

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图:原生 K8s 部署应用重建升级策略  VS  SAE 部署应用原生升级策略

未来展望

在追求部署效率的道路中,SAE 正在探索更多维度,更细粒度的解决方案。相信在不久的将来,SAE 的极致弹性,无论在弹性效率,弹性规模,还是智能精准等方面都会大放异彩。

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