Serverless之Knative部署应用实例;

2022-08-05

1.什么是Knative?

  1. Knative是Google2018的Google Cloud Next大会上发布的一款基于kubernetes的Serverless框架。
  2. knative的目的是在kubernetes之上提供一个简单、一致的层,以解决在开发人员和平台之间创建更牢固的边界,使得开发人员可以专注他们的业务逻辑。knative是建立在kubernetes和Istio平台之上的,使用了kubernetes提供的容器管理组件(deployment、service、Pod、ConfigMap等)以及Istio提供的网络管理组件(Ingress、LB);
  3. Knative中有两个重要的组件,分别是为其提供流量的Serving(服务)组件以及确保应用程序能够轻松消费事件的Eventing组件;
  4. 部署、升级和路由。
    应用部署应该是全部部署或者全部不部署吗?knative支持渐进式交付,并不是所有的HTTP请求都会到达生产环境系统中的一个软件版本上,而是所有的HTTP请求都会到达整个分布式系统上,由该软件的多个版本共同响应,在系统中可以同时运行多个版本,并在这些版本之间分配流量,这意味着部署可以按请求而不是实例的粒度进行;
  5. 自动扩/缩容
    系统中的流量是不固定的,有时没有流量,有时候流量过大,当没有流量时,系统的部分资源是浪费的,当流量过大时,系统就会承受过大的压力。Knative使用Knative Pod自动缩放器(KPA)进行扩/缩容,它是一种基于请求指标的自动缩放器,已与Knative的路由、缓冲和指标组件深度集成。自动缩放器无法解决所有问题,但是可以解决大部分流量的问题。

2. 什么是Serving?

2.1 Serving服务

  1. Serving模块提供了一组特定的对象,包括Service(服务)、Configuration(配置)、Revision(修订版本)、Route(路由)。Knative通过kubernetes CRD(自定义资源)的方式实现了这些对象。
    image
  2. 在kubernetes创建一个应用的时候需要定义什么?
    APP->Deployment->Service->ConfigMap->Secrets甚至我们还需要定义一个Ingress;但是在Knative当中,一个Service就可以搞定。这里的Service不是kubernetes的Service,而是Knative中的service,可以简写为kvc,在资源规范里可以看见;
[root@knative-k8s-master-139 ~]# kubectl api-resources | grep "knative"
services                          kservice,ksvc   serving.knative.dev/v1                      true         Service
  1. 创建一个Service(kservice)的时候会自动生成一个Configuration,基于Configuration创建Revision,再创建Route,客户端请求的流量也是由Route发给Revision;

2.2 Serving组件;

  1. Configuration: 配置是待运行软件的期望状态,包含所需的容器镜像、环境变量等详细信息。Knative将此信息转换为底层的Kubernetes概念,例如部署。实际上,那些熟悉kubernetes的人可能知道Knative到底在做什么。即使没有Knative,开发人员也可以自己创建和提交一个部署;

  2. Revision: 修订版本是配置的快照,每次更改配置时,Knative都会创建一个修订版本,实际上修订版本还会转换为底层Kubernetes资源。如果单纯只是保存修订版本,则有些浪费资源,毕竟Git就可以进行版本控制,为什么用Knative?因为Knative并不只是支持蓝/绿部署,实际上,Knative还支持多版本之间更详细的流量配置规则;

  3. Route: Knative中的Route提供了一种将流量路由到正在运行代码的机制,它将一个HTTP可寻端点映射到一个或者多个Revision。可以做流量的切割和金丝雀发布;

3. 部署一个应用;

3.1 安装Knative的CLI

  1. 这里已经确保安装了kn,kn是Knative的"官方"客户端,但它不是官方的第一个客户端。在kn出现之前,Knative已经有了很多可选的客户端,比如knctl。这些工具有助于探索Knative客户端的不同使用体验;
  2. kn有两个作用。(1)客户端本身是专门给Knative设计的,你不需要详细了解kubectl;kn淘汰了Knative的Golang API,让knative的Golang API尽在其他使用Go语言编写的和Knative交互的工具使用;
  3. Knative CLI官方文档:https://knative.dev/docs/client/
  4. 我的上一篇博文有部署文档Knative Serving安装

3.2 部署一个简单的应用

在这里你必须有一个kubernetes集群并且安装了Knative;安装部署文档在我上篇博客有说明;

3.2.1 使用kn创建服务;
  1. 部署hello world实例;
# 可以使用--help来查看如何部署;
[root@knative-k8s-master-139 ~]# kn service --help
[root@knative-k8s-master-139 ~]# kn service  create --help


# 
[root@knative-k8s-master-139 ~]# kn service create helloworld-example \  # name就叫做hello-example; 
--image gcr.io/knative-samples/helloworld-go \  # 引用的容器镜像,使用knative提供的简单应用;
--env TRAGET="First"    # 注入示例应用需要的环境变量;
Creating service 'helloworld-example' in namespace 'default':  # 未指定namespace,在默认的default名称空间下;

  0.042s The Route is still working to reflect the latest desired specification.
  0.050s ...
  0.090s Configuration "helloworld-example" is waiting for a Revision to become ready.
575.648s ...
575.679s Ingress has not yet been reconciled.
575.748s Waiting for load balancer to be ready
575.951s Ready to serve.

Service 'helloworld-example' created to latest revision 'helloworld-example-00001' is available at URL:
http://helloworld-example.default.example.com
  1. 通过kn service list来查看;
[root@knative-k8s-master-139 ~]# kn service list
NAME                 URL                                             LATEST                     AGE   CONDITIONS   READY   REASON

helloworld-example   http://helloworld-example.default.example.com   helloworld-example-00001   12h   3 OK / 3     True 
3.2.2观察knative到底做了什么?

1.首先它给我们创建了一个deployment,我们可以看到此时的Pod Ready是处于0的,这是Knative独有的冷启动,在后续会说明;

[root@knative-k8s-master-139 ~]# kubectl get deploy
NAME                                  READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
helloworld-example-00001-deployment   0/0     0            0           12h
tools-test                            1/1     1            1           12h

2.为我们创建了一个Service,所有的SVC都是要注册到isto-ingressgateway上面的。它提供了一个外部访问入口和一个集群内部的访问入口;

[root@knative-k8s-master-139 ~]# kubectl get svc
helloworld-example                 ExternalName   <none>          knative-local-gateway.istio-system.svc.cluster.local   80/TCP

3.我们为什么看不见创建的Pod呢?因为在没有人访问的情况下,Pod是无法启动会被置为0的状态;这就是Knative的KPA,Pod缩放至0;

[root@knative-k8s-master-139 ~]# kubectl get pods
NAME                          READY   STATUS      RESTARTS   AGE
tools-test-8444596cb5-rvpf9   1/1     Running     0          12h
3.2.3 应用测试访问;

1.我们启动一个终端访问这个Service是没有问题的;

[root@tools-test-8444596cb5-rvpf9 /]# curl helloworld-example.default.svc
Hello World!
[root@tools-test-8444596cb5-rvpf9 /]#  while true; do curl --connect-timeout 1 helloworld-example.default; sleep .2; done
Hello World!
Hello World!
Hello World!
Hello World!
Hello World!
Hello World!
Hello World!
Hello World!
Hello World!
Hello World!
Hello World!
Hello World!
Hello World!
Hello World!
Hello World!
Hello World!
Hello World!
Hello World!
Hello World!
Hello World!
Hello World!
Hello World!
Hello World!
Hello World!
Hello World!
Hello World!
Hello World!

2.我们观察Pod的状态与deploy的状态,当我们持续访问的时候,Pod是会被拉起的;

[root@knative-k8s-master-139 ~]# kubectl get deploy
NAME                                  READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
helloworld-example-00001-deployment   1/1     1            1           12h
tools-test                            1/1     1            1           12h

[root@knative-k8s-master-139 ~]# kubectl get pods
helloworld-example-00001-deployment-7787f5cf4f-rfwhb   2/2     Running     0          12s
tools-test-8444596cb5-rvpf9                            1/1     Running     0          12h