Kubernetes 的網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)和運(yùn)行時(shí)該如何處理？

引言

“ 系統(tǒng)正在變得越發(fā)復(fù)雜(sophisticated)。”

--Bill Joy， BSD 主要設(shè)計(jì)者、vi 作者、SUN 聯(lián)合創(chuàng)始人

技術(shù)的發(fā)展，總是解決了現(xiàn)有的問題，進(jìn)而引入新的問題，繼而繼續(xù)解決，如此周而復(fù)始，Docker 公司在2013年成立，將容器的概念迅速擴(kuò)散。正如當(dāng)年集裝箱點(diǎn)燃了全球的貨運(yùn)革命一樣，當(dāng)時(shí)的船運(yùn)公司使用這種大型的金屬集裝箱替代了過去紛雜的貨運(yùn)裝置，以適應(yīng)在卡車、船舶、鐵路三者之間匹配。裝什么無所謂，重要的是裝載本身有了標(biāo)準(zhǔn)。和現(xiàn)實(shí)世界的集裝箱運(yùn)輸一樣，Linux 容器創(chuàng)建了對(duì)于應(yīng)用最為基本的封裝，使之可以運(yùn)行在任何的基礎(chǔ)設(shè)施平臺(tái)上。一時(shí)之間，容器風(fēng)靡世界。到今天為止，幾乎所有的企業(yè)都有意愿將他們的應(yīng)用跑在容器之上，即使是他們自己的內(nèi)部的服務(wù)器，也同樣在考慮。盡管容器僅僅是管理現(xiàn)代的應(yīng)用程序的一種更好的方式，因?yàn)樗鼈兺ǔ１环指畛蔁o數(shù)的組件(微服務(wù))，但仍然需要能夠在服務(wù)器之間進(jìn)行容易的移植和訪問。

技術(shù)的本質(zhì)就是這樣，通常是解決了一個(gè)問題，而又引入新的問題，如此反復(fù)。Linux 容器也不例外，它雖然封裝的很好，但是它給 DevOps 團(tuán)隊(duì)帶來前所未有的挑戰(zhàn)，它在應(yīng)用程序的移植、部署的活動(dòng)中增加了更多動(dòng)態(tài)的東西。為此，Kubernetes 應(yīng)時(shí)而生。

同樣 Kubernetes 也沒有脫離這個(gè)技術(shù)本質(zhì)，容器的細(xì)粒度，將過去傳統(tǒng)意義上每臺(tái)主機(jī)一個(gè) IP 地址，每個(gè)服務(wù)有一個(gè)或多個(gè)端口的困境，甚至是物理機(jī)虛擬化的情景徹底打破，相應(yīng)的是流量的暴增，命名空間、服務(wù)發(fā)現(xiàn)、流量監(jiān)控一時(shí)之間讓管理員和開發(fā)者頭痛不已。談到存儲(chǔ)，容器的快速，對(duì)于持久化的存儲(chǔ)提出了極大的挑戰(zhàn)，分布式存儲(chǔ)、對(duì)象存儲(chǔ)成為了配合云原生的必備，而這又反過來會(huì)影響到性能、擴(kuò)展性、靈活性等諸多設(shè)計(jì)，讓架構(gòu)師、開發(fā)者在眾多的選項(xiàng)中不斷尋找平衡之道。哦，對(duì)了，還有如何將用戶的代碼和運(yùn)行環(huán)境設(shè)定在可控的范圍，也是云廠商運(yùn)營(yíng)和系統(tǒng)管理之間的平衡，因?yàn)檫_(dá)到這個(gè)目的的同時(shí)，還要保證用戶對(duì)環(huán)境無感知，而不是覺得自己受限，安全與易用/性能之間的橋梁該如何架設(shè)。

KubeCon + CloudNativeCon + Open Source Summit(原LC3)中國(guó)，來自華為、阿里巴巴、VMWare、Red Hat 等眾多云原生、Kubernetes 一線專家，將幫助大家解答這個(gè)困惑，以及他們提出的新的挑戰(zhàn)。(這是一個(gè)無限的循環(huán)遞歸)。

分論壇主題介紹

網(wǎng)絡(luò)

網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)非常大的話題，從 5G 到 SDN，從邊緣計(jì)算到電信服務(wù)商，網(wǎng)絡(luò)無處不在。Kubernetes 下我們以一位工程師的視野切入，那基本上就是 Kubernetes 在現(xiàn)在數(shù)據(jù)中心中、當(dāng)下的軟件架構(gòu)中，如何實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的有效利用和高效管理，才是工程師們考慮的最大問題。接下來介紹的演講，按照慣例我們從公司來介紹，他們分別是：

　　Jun Du –華為 高級(jí)軟件工程師

華為，Jun Du，帶來的是全新的 Kubernetes 網(wǎng)絡(luò)興趣小組的前沿思考和實(shí)現(xiàn)，sig-network 正在引領(lǐng)社區(qū)開發(fā)一項(xiàng)新特性 - 拓?fù)涓兄?wù)路由。這項(xiàng)特性所有者將詳細(xì)介紹設(shè)計(jì)和實(shí)施拓?fù)涓兄?wù)路由的挑戰(zhàn)，并描述這項(xiàng)特性的未來發(fā)展方向，包括測(cè)試版和最終版標(biāo)準(zhǔn)。想知道什么是拓?fù)涓兄獑?不妨允許筆者賣個(gè)關(guān)子，你只有到現(xiàn)場(chǎng)才能真正了解。

北京優(yōu)帆科技有限公司的 Xuetao Song 和 Fang Du 將帶來Porter - 面向裸機(jī) Kubernetes 的開源負(fù)載均衡器：在 Kubernetes 集群中可以使用“LoadBalancer”類型服務(wù)將后端工作負(fù)載暴露在外部。云廠商通常為 Kubernetes 提供云 LB 插件，但這需要將集群部署在特定 IaaS 平臺(tái)上。然而，許多企業(yè)用戶通常都將 Kubernetes 集群部署在裸機(jī)上，尤其是用于生產(chǎn)時(shí)。而且對(duì)于本地裸機(jī)集群，Kubernetes 不提供 LB 實(shí)施。Porter 是一個(gè)開源項(xiàng)目，可完美地解決此類問題。在本次會(huì)議中，Xuetao Song 和 Fang Du 將重點(diǎn)介紹可幫助為裸機(jī) Kubernetes 提供服務(wù)和 EIP 管理的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。

VMware ，作為 VMware 專業(yè)的網(wǎng)絡(luò)工程師 Ron Fuller，會(huì)講解特定于 K8s 的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)。演講主題將涵蓋 OSI 系統(tǒng)模型、第 2 層概念、第3 層概念、網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換 (NAT) 和 IP 尋址。將專注于幫助開發(fā)人員了解其應(yīng)用運(yùn)行所依賴的底層連接基礎(chǔ)設(shè)施。Ron Fuller 坦言，與會(huì)者在會(huì)議結(jié)束后，將能夠更好地向基礎(chǔ)設(shè)施團(tuán)隊(duì)闡明他們的需求，并了解基礎(chǔ)設(shè)施團(tuán)隊(duì)需要做些什么來滿足他們的需求。

　　Fangyuan Li – VMware軟件工程師

VMware，軟件工程師的 Fangyuan Li，將從最簡(jiǎn)單的 VIP iptable 實(shí)施開始。接下來，稍提難度，逐步升高，從客戶端到服務(wù)器，從內(nèi)核到用戶空間，從 IP 到 HTTP，進(jìn)行更深入的探討。在演講中會(huì)大體介紹下并演示如何在普通 Bash 腳本中使用不同工具。基于上述內(nèi)容，我們將通過在 K8s(clusterIP / nodePort)、Docker(路由網(wǎng)格)、Envoy 和許多 CNI 插件中比較它們進(jìn)行總結(jié)。

　　Sridhar Gaddam - Red Hat首席軟件工程師

　　Aswin Suryanarayanan - Red Hat高級(jí)軟件工程師

IBM 即將完成對(duì) RedHat 的收購，而 IBM 的戰(zhàn)略就是混合云，對(duì)于 Red Hat 的 OpenShift 來講，混合云就是重點(diǎn)處理的利基市場(chǎng)，那么 Red Hat 又是如何處理復(fù)雜多變的混合云的呢?來自印度的工程師 Sridhar Gaddam 和 Aswin Suryanarayanan 將帶來的是在多集群下的網(wǎng)絡(luò)連接解決方法：1.CloudAgnostic：適用于本地和公共云。2.CNI Agnostic：適用于任何 kubernetes CNI 網(wǎng)絡(luò)插件。3.隧道管理和狀態(tài)檢查：包括連接兩個(gè)或多個(gè)集群并定期執(zhí)行狀態(tài)檢查的機(jī)制。4.服務(wù)發(fā)現(xiàn)和服務(wù)可訪問性：將集群 IP 服務(wù)提供給其他集群。5.集群間網(wǎng)絡(luò)策略：提供明確允許/拒絕流量的機(jī)制。企業(yè)相關(guān)人員不妨考慮一下。

那么，KubeCon + CloudNativeCon 的網(wǎng)絡(luò)論壇都有哪些精彩演講呢?

存儲(chǔ)

Kubernetes 可支持基于 CPU 和內(nèi)存資源的計(jì)劃工作負(fù)載，并具有節(jié)點(diǎn)親合性、Pod 親和性和反親合性。這對(duì)于無狀態(tài)工作負(fù)載非常有效。而對(duì)于有狀態(tài)工作負(fù)載，數(shù)據(jù)持久的存放在哪里合適?該怎么實(shí)現(xiàn)?傳統(tǒng)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫如何適應(yīng)云原生?大數(shù)據(jù)的處理呢?傳統(tǒng)架構(gòu)下的集群文件系統(tǒng)如何向現(xiàn)代分布式文件系統(tǒng)轉(zhuǎn)向?如果讀者你帶著這些問題的話，那么本次大會(huì)關(guān)于 Kubernetes 存儲(chǔ)方面的經(jīng)驗(yàn)分享可能就是你最最需要的內(nèi)容。

Jiten Vaidya – PlanetScale CEO

Vitess，這是一款關(guān)系型數(shù)據(jù)庫 MySQL 在云原生下的實(shí)現(xiàn)，由 Google 開發(fā)，用于 YouTube 等重要產(chǎn)品，現(xiàn)在為 CNCF 下重要的孵化項(xiàng)目，在這個(gè)主題下有兩個(gè)分享，分別是來自京東的 xuhaihua，他將為大家?guī)砭〇|這兩年是如何實(shí)現(xiàn) Vitess 的，從經(jīng)濟(jì)成本、技術(shù)實(shí)現(xiàn)、運(yùn)營(yíng)問題等各個(gè)環(huán)節(jié)，全方位的介紹一款開源項(xiàng)目如何在大型電商網(wǎng)站的利用和發(fā)展的。另外一個(gè)關(guān)于該主題的分享則來自 PlanetScale 公司，也是該公司的一號(hào)人物 - 首席執(zhí)行官 Jiten Vaidya 為大家進(jìn)行分享，他將為各位介紹數(shù)據(jù)庫規(guī)劃失敗的案例。Jiten 將在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行演示，向大家展示如何使用 Vitess 設(shè)計(jì)高可用性，從而能夠提前防備、避免災(zāi)難，并從災(zāi)難性故障中恢復(fù)。

Xiaoyu Yao – Cloudera首席軟件工程師

Sammi Chen –騰訊云 軟件工程師

大數(shù)據(jù)，重?cái)?shù)據(jù)的業(yè)務(wù)，使用 Kubernetes 來處理，盡管提高了調(diào)度和計(jì)算，但是數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)移著實(shí)讓人頭疼，本次會(huì)議的分享在這方面的內(nèi)容也有兩塊，首先是由 Cloudera 的 Xiaoyu Yao 和騰訊的 Sammi Chen 合作演講的一個(gè)話題：“利用數(shù)據(jù)位置，從而實(shí)現(xiàn)在云原生環(huán)境中擁抱大數(shù)據(jù)工作負(fù)載“，二位將會(huì)比較 Kubernetes 主流容器掛載存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)位置支持。然后會(huì)介紹 Apache Hadoop Ozone 的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲С?，以及如何通過 Ozone CSI 插件將其用作位置感知容器掛載存儲(chǔ)，以實(shí)現(xiàn)更出色的工作負(fù)載調(diào)度。最后是使用在 K8s 上運(yùn)行的 Spark 來演示使用 Apache Hadoop Ozone 進(jìn)行數(shù)據(jù)位置感知調(diào)度的好處。第二個(gè)關(guān)于和大數(shù)據(jù)處理分享的兩位工程師均來自騰訊，他們分別是 Apache 成員堵俊平和他的同事 Yi Chen ，帶來的主題是和 Hadoop HDFS 相關(guān)，具體內(nèi)容是介紹騰訊云使用的 CSI 兼容 HDFS 插件的設(shè)計(jì)和架構(gòu)。然后介紹，分享大數(shù)據(jù)工作負(fù)載 Spark 在 K8s 上運(yùn)行時(shí)如何使用 HDFS CSI 插件訪問 HDFS 數(shù)據(jù)的最佳實(shí)踐和經(jīng)驗(yàn)。最后，則介紹使用 TPC-DS 基準(zhǔn)套件對(duì) K8s 上運(yùn)行的 Spark(支持HDFS)和在 YARN 運(yùn)行的 Spark(支持 HDFS)之間的性能進(jìn)行比較分析。

Jeff Layton – Red Hat首席軟件工程師

傳統(tǒng)存儲(chǔ)的變遷：當(dāng)仁不讓的是來自 RedHat 的 Patrick Donnelly 和 Jeff Layton，Rook 是專門針對(duì) Kubernetes 開發(fā)的存儲(chǔ)的工具，用以自動(dòng)部署存儲(chǔ)并將存儲(chǔ)掛載到 Pod。Rook 不斷進(jìn)行升級(jí)改造，以集成開源存儲(chǔ)平臺(tái) Ceph 與 Kubernetes。Ceph 是當(dāng)今廣泛使用的分布式存儲(chǔ)系統(tǒng)，可為應(yīng)用提供統(tǒng)一的文件、塊和對(duì)象接口。二位工程師將為與會(huì)者介紹目前已完成的 Ceph Nautilus 版本內(nèi)容 —— 以動(dòng)態(tài)創(chuàng)建高可用和可擴(kuò)展的 NFS 服務(wù)器集群，這些集群可拋出 Ceph 文件系統(tǒng) (CephFS)，以用于 Kubernetes 或作為獨(dú)立設(shè)備使用。CephFS 為應(yīng)用提供了友好的編程接口，可用于創(chuàng)建共享卷。Ceph 和 Rook 可為每個(gè)卷協(xié)同管理動(dòng)態(tài)部署 NFS-Ganesha Pod 集群的細(xì)節(jié)，并最大限度地降低操作員或用戶的參與。

是不是都非常的誘人?。拷鉀Q的都是你遇到而未來得及進(jìn)一步做的大問題。

那么，KubeCon + CloudNativeCon 的存儲(chǔ)論壇都有哪些精彩演講呢?

運(yùn)行時(shí)

在今年3月份，伯克利分校發(fā)表了一篇關(guān)于 Serverless 的論文，讓人們眼前一亮，恍若回到了十年前，伯克利也是就云計(jì)算發(fā)表了一篇影響深遠(yuǎn)的論文，其中有提到隨著容器沙箱的成熟，是 Serverless 進(jìn)一步被廣泛應(yīng)用的重要基礎(chǔ)設(shè)施支持，容器天生是為了應(yīng)用而生的，幾乎沒有任何的隔離，安全性向來被眾多敏感的工程師所詬病，AWS 的 Firecracker 開源的時(shí)候，因?yàn)槠渥吭降?Lambda 產(chǎn)品而被受到熱捧。那么 Kubernetes 支持下的運(yùn)行時(shí)環(huán)境又是怎樣一篇天地了呢?且讓筆者為你娓娓道來。

倪鵬飛 – 微軟 高級(jí)軟件工程師

追本溯源是工程師的天性，是成為卓越高手的必由之路，業(yè)界大名鼎鼎的倪鵬飛，在極客時(shí)間開設(shè)專欄課程的網(wǎng)紅明星，來為大家講講容器運(yùn)行時(shí)的演化歷程：Kubernetes 正成為在生產(chǎn)中構(gòu)建和管理云原生應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)。毫無疑問，容器運(yùn)行時(shí)是 Kubernetes 成功的關(guān)鍵。在本次演講中，倪鵬飛老師就容器運(yùn)行時(shí)接口 (CRI) 和各種容器運(yùn)行時(shí)提供了一份詳細(xì)的指南。解答：為什么有這么多容器運(yùn)行時(shí)?各自有何優(yōu)缺點(diǎn)?如何為 Kubernetes 集群選擇和自定義容器運(yùn)行時(shí)?容器運(yùn)行時(shí)未來會(huì)怎樣?

Xu Wang - Hyper.sh高級(jí)工程師

在了解了容器運(yùn)行時(shí)之后，我們?cè)賮砹私庀庐?dāng)前的實(shí)際實(shí)現(xiàn)，由 Hyper.sh 的天才程序員兼首席技術(shù)官王旭和他的同事 Fupan Li 帶來關(guān)于 Kata、gVisor 的定量分析，展示對(duì) Kata 而言合理的 CPU/網(wǎng)絡(luò)性能、文件系統(tǒng)存儲(chǔ)的性能損失、Kata 的內(nèi)存消耗以及 gVisor 的系統(tǒng)調(diào)用開銷等。以及使用更新的測(cè)試套件對(duì)新推出的技術(shù)進(jìn)行的基準(zhǔn)測(cè)試，并幫助用戶了解它們是否已生產(chǎn)就緒。

沒錯(cuò)，gVisor 是 Google 開發(fā)的，和 Kubernetes 同門，是一種獨(dú)特的開源沙箱運(yùn)行時(shí)，支持以較高的隔離程度和低開銷在容器中運(yùn)行未修改的應(yīng)用。Kata 是從 Hyper 演變而來的開源項(xiàng)目，二者之間究竟哪個(gè)更加適合運(yùn)行時(shí)?不妨來看看工程師的實(shí)踐證明：

Ian Lewis – Google開發(fā)者倡導(dǎo)者

gVisor，來自 Google 的 Ian Lewis，將會(huì)與大家探討 gVisor 的容器安全模型以及容器沙箱化的用例。在深入剖析 gVisor 架構(gòu)及其與基于虛擬機(jī)的沙箱的區(qū)別之前，他會(huì)先為聽眾介紹各種沙箱化方法及其各自的利弊，另外，還會(huì)通過演示一個(gè)采用 gVisor 和 Kubernetes 的最小化的 Serverless 平臺(tái)，來總結(jié)分享的所有內(nèi)容。

Jian Huang –華為 架構(gòu)師

Kata 實(shí)踐一： 華為的工程師 ChengLi 和 JianHuang 帶來的是華為云利用kata實(shí)現(xiàn) Serverless 服務(wù)的實(shí)踐，據(jù)介紹，他倆將會(huì)展示 Kata 容器如何適應(yīng)華為云的架構(gòu)，以及 Kata 容器在生產(chǎn)中的性能和隔離測(cè)試結(jié)果。但作為一個(gè)較新的開源項(xiàng)目，Kata 容器還存在一些問題，例如異構(gòu)硬件支持薄弱，存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)性能需要改進(jìn)等。他倆還將分享如何解決這些問題。

Yifei Zhang –阿里巴巴 高級(jí)工程師

Kata 實(shí)踐二： 阿里巴巴，Yifei Zhang 和 Huamin Tang，二位帶來的亦是 Kata 應(yīng)用于 Serverless 服務(wù)的情景，在阿里云，使用的是 ECS 裸機(jī)實(shí)例 + Kubernetes 作為 Serverkless 的基礎(chǔ)設(shè)施，且將 Kata 容器用作容器運(yùn)行時(shí)。Yifei Zhang 和 Huamin Tang 將談?wù)摪⒗镌茝氖褂?Kubernetes 解決裸機(jī)云多租戶難題并實(shí)現(xiàn)高性能中所汲取的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，多租戶 Kubernetes 的設(shè)計(jì)和架構(gòu)，如何使用 VPC 網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行隔離，以及如何改進(jìn)采用直連網(wǎng)絡(luò)的 Kata 容器的性能以實(shí)現(xiàn)原生性能，例如使用 RunC 和 qcow2 圖形驅(qū)動(dòng)程序而非使用 9pfs 改進(jìn) I/O。

運(yùn)行時(shí)，是平衡乖張的容器應(yīng)用和安全運(yùn)行不信任的代碼之間完美的平衡之作，隨著 Serverless 的興起，這勢(shì)必是很多人所關(guān)心的話題。

那么，KubeCon + CloudNativeCon 的運(yùn)行時(shí)論壇都有哪些精彩演講呢?

總結(jié)

300+ 的演講者分享，任誰也無法照顧到所有，我們會(huì)盡最大努力幫助你梳理，根據(jù)你的興趣來找到對(duì)應(yīng)的分享嘉賓，讓你有所成長(zhǎng)、有所收獲。

具體的技術(shù)術(shù)語，必須放在具體的環(huán)境中，才能理解其真實(shí)的涵義，圍繞 Kubernetes 所發(fā)展起來的全新生態(tài)和技術(shù)世界，技術(shù)術(shù)語開始延伸、演變甚至和原來的意思想去甚遠(yuǎn)，網(wǎng)絡(luò)也不再是國(guó)內(nèi)計(jì)算機(jī)相關(guān)教育所使用的教材下網(wǎng)絡(luò)術(shù)語，存儲(chǔ)更是超越了當(dāng)代學(xué)生的想象力。至于運(yùn)行時(shí)，干脆就是給寫代碼的人一個(gè)任性的“沙箱“，筆者突然想到了 Richard Dawkins 和 Kevin Kelly 的觀點(diǎn)，也就是說技術(shù)本身、文化本身也是向自然界一樣演化的，而這個(gè)過程是逐步的，慢慢的，超越想象力的。就引用理查德道金斯先生的一句話來結(jié)束本文的冒險(xiǎn)之旅吧.

“The solution often turns out more beautiful than the puzzle.”

------Richard Dawkins 生物學(xué)家《自私的基因》《盲眼的鐘表匠》等科普暢銷書作者

不出意料，本次大會(huì)的售票異?；鸨鲇跁?huì)場(chǎng)的安全考慮，參加大會(huì)的人數(shù)是被嚴(yán)格限制的，會(huì)務(wù)組將根據(jù)注冊(cè)的人數(shù)提前關(guān)閉超過限額的售票通道，所以千萬不要等到通道被關(guān)閉后再追悔莫及，現(xiàn)在的票價(jià)還有優(yōu)惠。

標(biāo)準(zhǔn)票價(jià)優(yōu)惠只到今天（6月6日），欲購從速：

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請(qǐng)!注!意!明天(6月7日)就要實(shí)行晚注冊(cè)票價(jià)了，切勿猶豫不決，抓住最后標(biāo)準(zhǔn)票的機(jī)會(huì)。

2019年 6月24日~26日，請(qǐng)大家抓住機(jī)會(huì)，我們?cè)谏虾Ｊ啦┲行牟灰姴簧?

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