从DevOps到NoOps,Serverless技术的落地方式探讨

Serverless 技术正以一种全新的方式,帮助云上客户进一步节省云的使用成本,实践 NoOps 理念,同时,他也正深刻变革着开发者们的编程模式,所谓"Write locally, compile to the cloud"。

本文将介绍 Serverless 技术来降低云的使用成本和提升运维效率的业务背景和由来,并结合 Serverless 应用引擎(SAE)这款产品来呈现 Serverless 技术的落地方式。

云上业务开发和运维现状

目前,很多客户的上云仍处于资源云化的阶段,以降低资源购置成本为主要驱动力,应用运行在到虚拟化环境中,应用的开发和运维还需要消耗大量的人力。

如上图,在这种模式下,客户除了要完成业务逻辑开发外,还需要完成以下工作:

  • 评估系统容量:包括系统总访问量、平均访问量、压测找出单机 QPS、线上冗余情况等等,整个容量评估工作是一个十分复杂的过程;
  • 准备基础设施:包括网络拓扑规划,以及ECS 虚拟机资源、外网访问入口SLB、存储资源RDS、NAT等云产品的购买;
  • 应用部署:对虚拟机资源进行初始化,需要手动或自建自动化部署流程完成应用部署;如果是微服务形态的应用,还需要考虑注册中心和服务之间的依赖关系管理;
  • 系统运维:需要进行系统监控、应用监控,并对异常情况报警,并自建运维体系和运维工具。

痛点分析

系统上线后,随着用户越来越多,系统承载的流量也会越来越大。流量可能会出现规律性的波峰和波谷,也有可能会出现突发大流量的场景,当流量陡增将要或已经超出系统承受能力时,需要系统扩容,而扩容是需要按照容量评估、准备云上资源、应用部署几个流程重新操作一遍,效率较低,可能扩容完成时流量波峰已经过去了,还有可能出现因系统资源不足而造成的系统不可用。当系统流量再正常到正常水位,又会出现资源利用率低的问题,再相应的进行缩容,但缩容的时机很难把握,势必会造成一定的闲置资源的浪费。

那我们期望的系统反馈是什么样的呢?

如上图,我们期望的是,资源需求和实际的资源使用量走势能有一个很好的拟合,能够从容应对突发流量,并且能够有效降低闲置资源成本。为了达到这个目标,系统需要具备哪些能力呢?

 

  • 实时监控和数据分析:做到按需弹性,首先需要对把系统运行和应用运行状态监控起来,并具备监控数据的分析能力;
  • 弹性策略设置:提供可配置的弹性策略,并根据应用运行情况设置进行合理的设置;
  • 秒级弹性:基于监控数据分析和弹性策略设置,系统可以实现自动弹性的能力,弹性能力越强越好,能达到秒级弹性;
  • 细粒度计量:上云的目标是降成本、提效率,因此需要配置细颗粒度的计量计费能力,支持小规格的计算资源配置才能真正达到降本的目的;
  • 应用实例能够自动水平扩缩:上面介绍的几种能力都是基于一个前提,应用实例能够自动水平扩缩,这需要应用实例是无状态的或者系统自动维护应用的状态。

    上面的几点分析可以提取几个关键词:按需弹性、细粒度计费、实时监控,这正是我们今天需要讨论的 serverless 技术所需要解决的问题,接下来我们看下阿里云现有的4个 serverless 产品形态。

    阿里云的 Serverless 产品形态

 

ECI/Serverless Kubernetes:是面向容器的 Serverless Container,应用的载体是容器镜像,灵活性好,配合调度系统可以支持各种类型应用,无需管理底层基础架构。

函数计算:是面向函数的 Function as a Service,提供了事件驱动的编程方式,用户只需实现函数的处理逻辑,开发效率很高;按照调用量计费,可以根据业务流量平滑调整计算资源,采用 FaaS 最大的挑战是需要改变应用架构和开发交付模型。

Serverless 应用引擎(SAE):是面向应用的 Serverless 产品,用户不需要要改变应用架构和开发交付模型,只需提供应用实现,无需管理底层计算资源。SAE 提供了优化的弹性策略、支持秒级计费,并且提供了丰富的服务治理能力,可以方便地实现服务的灰度发布、熔断、降级,并与现有 CI/CD 系统集成。

什么是阿里云Serverless 应用引擎(SAE)

Serverless 应用引擎(SAE)基于神龙裸金属服务器和 ECI 计算资源构建 Kubernetes 集群平台,并实现了多租户管理,在 Runtime 层实现了应用生命周期管理、发布策略管理、弹性伸缩、微服务管理等能力。简单讲,就是面向微服务和其他在线负载提供 Serverless 技术的落地方案。

如上图,SAE 为主流的微服务框架的应用提供了 Serverless 应用托管能力,包括 Spring Cloud、Apache Dubbo 或者阿里云 HSF 框架等,支持多种部署渠道,包括UI、云效、插件等,支持多种部署方式,包括WAR、JAR、镜像等。对于单体应用和采用 Spring Cloud、Dubbo、HSF框架开发的 Java 应用,SAE 支持零代码改造,即可完成迁移。

多租户应用托管能力实现

SAE 基于 Kubetnetes 集群对多用户提供应用托管能力,那 SAE 如何实现多租管理的呢?对于租户的隔离,主要有4个方面,包括系统隔离、数据隔离、服务隔离和网络隔离:

 

  • 系统隔离:基于安全沙箱容器技术的应用运行时环境,拥有独立的内核,能够提供多租户环境下对系统调用、内核的隔离能力;
  • 数据隔离:安全容器启动时,通过 devicemapper 在宿主机上提供一个独占的存储空间作为 rootfs;
  • 服务隔离:SAE 命名空间是逻辑隔离环境,和微服务级别租户信息(例如T1、T2、T3)绑定,与 K8S 中 namesapce 一一对应,微服务租户信息下发到 K8S Secret 中保存;
  • 网络隔离:SAE 命名空间和唯一的 VPC 绑定,底层通过 ENI 网卡打通同一个VPC 网络,实现不同用户的 POD 属于不同网络平台,并且 POD 和宿主机属于不同网络平面,VPC 实现用户专属网络隔离。

    核心优势-免IaaS运维

    用户只需对网络进行规划,无需管理底层计算资源,完成业务开发后,可以直接通过程序包或者镜像部署应用,极大提高用户开发和运维效率;SAE 对接了多个云产品,如SLB、SLS、NAT等,在应用部署时可以选择使用,可以一站式支持流量访问、日志收集、存储等能力。

    核心优势-弹性能力

    SAE 支持定时弹性和指标弹性功能,定时弹性适用于资源画像有周期性的应用场景,多用于证券、医疗、政府、教育等行业;指标弹性目前支持 CPU 和内存指标弹性,适用于有突发流量或典型脉冲的应用场景,多用于互联网、游戏、社交平台等行业。

    核心优势-一键启停开发测试环境

    企业开发测试环境一般晚上不使用,但需要长期保有应用实例,闲置资源成本高。使用 SAE 一键启停功能能够高效管理开发测试环境,按需释放闲置资源,做到节省成本。

    产品数据

    容器启动时长为20s:支持突发场景快速扩容,启动时长指的是 100M 大小的镜像从Pull image 到容器正常启动的耗时,不含应用启动时间。

    最小实例规格为0.5C1G:支持细粒度资源诉求,0.5C1G 建议用在开发测试环境中。

    多套环境按需启停,成本可以节省47%~57%:按一套环境 5 台 ECS 每天使用 8 小时,分别针对 ECS 按量付费和包年包月两种情况计算来对比资源成本,方案详情可以查看。

    运维体验

    ECS 应用部署方案和使用 SAE 进行应用托管方案在运维方面的对比如下:

    欢迎加入 SAE 的用户交流钉钉群:23198618

    作者信息:

    行松,阿里云Serverless应用引擎和企业级分布式应用服务产品技术研发,专注于应用托管、微服务、Serverless领域。

 

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