knative学习-01

九月 25, 2019

随着 IT 技术的不断演进，从 物理机 -> 虚拟化 -> 云平台 -> 容器 -> Serverless，整个演进的方向主要包括以下几个特点：

资源利用率越来越高
高可扩展性，具有弹性伸缩能力
从集中式向分布式演进，提倡应用架构微服务化
开发人员不关心基础架构，更多关注在业务代码上
提倡自动化，尽可能减少人工干预
运维工作不断简化，减少宕机时间

而无服务框架（Serverless）是近年来迅速兴起的一个技术概念，它主要具有以下特点：

实现了细粒度的计算资源分配。
不需要预先分配资源。
具备真正意义上的高度扩容和弹性。
按需使用，按需计费。

但是由于 Serverless 一直缺乏统一认知以及相应的标准，Serverless 应用无法适应所有的云平台，选用了某个厂商的平台，就必须使用该厂商提供的配套服务。通常我们认为Serverless包含两个部分，FaaS和BaaS，随着Kubernetes的兴起，当前流行的开源FaaS平台有OpenFaas、Kuberless、Fission、openWhisk，Knative。

Knative 是一个基于 Kubernetes 的，用于构建、部署和管理现代 serverless 应用的平台，是由IBM、Red Hat、谷歌等行业领导企业的工程师共同开发的。就目前来说，随着无服务器架构（serverless）普及率的持续增长，Knative 最有可能成为其标准。Knative 把路由（routing）和事件（eventing）的复杂性抽象出来，通过整合容器（或函数）构建、工作负载管理以及事件模型这三者来实现的这一 Serverless 标准。

Knative 由三个核心组件组成：

Build：主要负责从代码仓库获取源码并编译成镜像和推送到镜像仓库，并且所有这些操作都是在 Kubernetes Pod 中进行的。
Eventing：提供了事件的接入、触发等一整套事件管理的能力，包括外部事件源的接入、事件注册和订阅、以及对事件的过滤等功能。事件模型可以有效的解耦生产者和消费者的依赖关系。生产者可以在消费者启动之前产生事件，消费者也可以在生产者启动之前监听事件。
Serving：管理 Serverless 工作负载以对外提供服务，可以和事件很好的结合并且提供了基于请求驱动的自动扩缩的能力，而且在没有服务需要处理的时候可以缩容到零个实例，扩容边界可以支持到无限大，而且支持灰度发布。

后面会基于实验逐个来讲解。首先我们要来安装一套环境，本文默认你已经安装了 Kubernetes 集群，所以从 istio 自定义安装开始讲，然后安装 knative 最后部署测试应用，并演示自动启动和回收。

1. 安装 istio

1) 下载 Istio 并解压

1
2
3

export ISTIO_VERSION=1.1.7
curl -L https://git.io/getLatestIstio | sh -
cd istio-${ISTIO_VERSION}

2) 运行以下命令安装 Istio CRDs

1	for i in install/kubernetes/helm/istio-init/files/crd*yaml; do kubectl apply -f $i; done

3) 创建 istio-system 命名空间，并不启用自动注入 sidecar

cat <<EOF | kubectl apply -f -
apiVersion: v1
kind: Namespace
metadata:
  name: istio-system
  labels:
    istio-injection: disabled
EOF

4) 刚开始接触 Knative 建议不要启用 Istio 自动注入 sidecar 功能，所以这里演示用最小化安装。

# A lighter template, with just pilot/gateway.
# Based on install/kubernetes/helm/istio/values-istio-minimal.yaml
helm template --namespace=istio-system \
  --set prometheus.enabled=false \
  --set mixer.enabled=false \
  --set mixer.policy.enabled=false \
  --set mixer.telemetry.enabled=false \
  `# Pilot doesn't need a sidecar.` \
  --set pilot.sidecar=false \
  --set pilot.resources.requests.memory=128Mi \
  `# Disable galley (and things requiring galley).` \
  --set galley.enabled=false \
  --set global.useMCP=false \
  `# Disable security / policy.` \
  --set security.enabled=false \
  --set global.disablePolicyChecks=true \
  `# Disable sidecar injection.` \
  --set sidecarInjectorWebhook.enabled=false \
  --set global.proxy.autoInject=disabled \
  --set global.omitSidecarInjectorConfigMap=true \
  `# Set gateway pods to 1 to sidestep eventual consistency / readiness problems.` \
  --set gateways.istio-ingressgateway.autoscaleMin=1 \
  --set gateways.istio-ingressgateway.autoscaleMax=1 \
  `# Set pilot trace sampling to 100%` \
  --set pilot.traceSampling=100 \
  install/kubernetes/helm/istio \
  > ./istio-lean.yaml

kubectl apply -f istio-lean.yaml

5) 验证 istio 部署完成

[root@master01 ~]# kubectl get pods -n istio-system
NAME                                    READY   STATUS    RESTARTS   AGE
istio-ingressgateway-767cb44c84-j7m69   1/1     Running   0          127m
istio-pilot-67cb784b59-plc9p            1/1     Running   0          127m

2. 安装 Knative

1) 首先使用 knative.dev/crd-install=true 标签安装 CRDs

kubectl apply --selector knative.dev/crd-install=true \
   --filename https://github.com/knative/serving/releases/download/v0.9.0/serving.yaml \
   --filename https://github.com/knative/eventing/releases/download/v0.9.0/release.yaml \
   --filename https://github.com/knative/serving/releases/download/v0.9.0/monitoring.yaml

2) 安装 Knative 和所需要的依赖

1
2
3

kubectl apply --filename https://github.com/knative/serving/releases/download/v0.9.0/serving.yaml \
   --filename https://github.com/knative/eventing/releases/download/v0.9.0/release.yaml \
   --filename https://github.com/knative/serving/releases/download/v0.9.0/monitoring.yaml

3) 为集群所有节点添加标签以在各主机上放置 fluentd

1	kubectl label nodes --all beta.kubernetes.io/fluentd-ds-ready="true"

4) 验证 knative 部署完成，并且你会发现默认会在 istio-system 里面安装 zipkin 作为 tracing，当然可以换用 jaeger

1
2
3

kubectl get pods --namespace knative-serving
kubectl get pods --namespace knative-eventing
kubectl get pods --namespace knative-monitoring

5) 下载两个客户端工具

wget https://github.com/ahmetb/kubectx/archive/v0.7.0.tar.gz
tar -xzvf v0.7.0.tar.gz
cd kubectx-0.7.0/
# 用于切换进入 namespace，对比 oc project
mv kubens /usr/local/bin/

wget https://github.com/knative/client/releases/download/v0.2.0/kn-linux-amd64
# kn 是 Knative 的客户端命令行项目，仍在开发过程中。
mv kn-linux-amd64 /usr/local/bin/kn
chmod +x /usr/local/bin/kn

3. 创建第一个服务

1) 创建命名空间 knativetutorial 以部署测试应用

1	kubectl create namespace knativetutorial

2) 使用 kn 创建第一个 knative 服务。这个服务是一个产生连续斐波纳契数列的应用。它部署后将暴露出一个端口（endpoint），向这个端口发送GET请求，就会得到斐波纳契数列的前n个数字。其中n通过/之后的参数传入。

[root@master01 ~]#  kn service create --image docker.io/ibmcom/fib-knative fib-knative
Service 'fib-knative' successfully created in namespace 'knativetutorial'.
Waiting for service 'fib-knative' to become ready ...
timeout: service 'fib-knative' not ready after 60 seconds
[root@master01 ~]# kubectl get ksvc/fib-knative
NAME          URL                                              LATESTCREATED       LATESTREADY         READY   REASON
fib-knative   http://fib-knative.knativetutorial.example.com   fib-knative-xvvg9   fib-knative-xvvg9   True

3) 现在状态 ready 了，我们看下服务列表

[root@master01 ~]#  kn service list -n knativetutorial
NAME            URL                                                GENERATION   AGE   CONDITIONS   READY   REASON
fib-knative     http://fib-knative.knativetutorial.example.com     1            30m   3 OK / 3     True
helloworld-go   http://helloworld-go.knativetutorial.example.com   1            28m   3 OK / 3     True

此时，我们可以看到，第一个 knative 服务已经部署完成。

4) 首先我们要知道 knative 是使用 istio 的 ingressgateway 作为服务网关的，由 ingressgateway 承接 knative 的南北流量，把用户的流量引入进来。用户发起的请求首先会打到 ingressgateway 上面，然后 Istio 通过 VirtualService 再把请求转发到具体的 Revision 上面。当然用户的流量还会经过 Knative 的 queue 容器才能真正转发到业务容器。

查看 istio-ingressgateway 的 service 类型默认是 LoadBalancer, 我们这里没有，得修改为 NodePort。

获取 istio-ingressgateway 的 nodeport。

[root@master01 ~]#  INGRESSGATEWAY=istio-ingressgateway
[root@master01 ~]#  kubectl get svc $INGRESSGATEWAY --namespace istio-system
NAME                   TYPE       CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP   PORT(S)                                                                                                                                      AGE
istio-ingressgateway   NodePort   10.104.40.148   <none>        15020:31407/TCP,80:31380/TCP,443:31390/TCP,31400:31400/TCP,15029:32682/TCP,15030:31368/TCP,15031:31573/TCP,15032:32449/TCP,15443:31895/TCP   80m
[root@master01 ~]#  export IP_ADDRESS=$(kubectl get node  --output 'jsonpath={.items[0].status.addresses[0].address}'):$(kubectl get svc $INGRESSGATEWAY --namespace istio-system   --output 'jsonpath={.spec.ports[?(@.port==80)].nodePort}')

5) 查找 service 对应的 URL

[root@master01 ~]#  kubectl get route helloworld-go  --output=custom-columns=NAME:.metadata.name,URL:.status.url
NAME            URL
helloworld-go   http://helloworld-go.knativetutorial.example.com
[root@master01 ~]#  kubectl get route fib-knative --output=custom-columns=NAME:.metadata.name,URL:.status.url
NAME          URL
fib-knative   http://fib-knative.knativetutorial.example.com

6) 访问测试，观察Pod的自动回收和启动

Knative服务，具体是由Kubernetes的Pod来实现的。作为Serverless的服务，当该服务在一定时间（大约为90秒钟）内不被调用时，Pod资源应该被回收；而再次调用时，Pod应该会自动启动。

我们先来观察一个 Pod 的启动过程，使用 curl 命令来向 Knative 服务发送 HTTP GET 请求。有时第一次调用需要等上几十秒钟才能获得返回，这是因为承载该服务的Kubernetes Pod需要冷启动，耗费时间。可以重复调用第二次，观察结果不到一秒钟就能返回，这是因为Pod已经是活跃状态，不需要冷启动了。

[root@master01 ~]# curl -H "Host: helloworld-go.knativetutorial.example.com" http://${IP_ADDRESS}
Hello Go Sample v1!
[root@master01 ~]# curl -H "Host: fib-knative.knativetutorial.example.com" http://${IP_ADDRESS}/5
[1,1,2,3,5]

运行 kubectl get pods --watch 观察 pod 初始化及状态变化过程，可以看到一个全新的Pod被启动并运行了

现在我们来观察Pod的结束，请求成功并返回后，不再发送请求，直到Pod进入Terminating状态并消失。大约需要等90秒钟。但 knative 服务依然存在。

时间差不多了，后续如何，长假再分解。

查看评论