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大家好，我叫侯竹玲，欢送大家收看我在京东做研发。接下来我来介绍混合多云第二课 全场景混布。
为什么要介绍混部？因为当初除了互联网企业以外，各大国央企、金融企业都在摸索全量业务容器化，那么容器化之后又心愿不同的特色业务的工作负载，可能进行不同的调度，充分利用负载之间消峰填谷的这种效应，让工作负载能够更稳固、更高效、更低成本去应用资源，就是业界咱们常提到的“混部”。
京东是在 2014 年就开始摸索容器化，17 年的时候开始摸索混部，通过咱们多轮的架构的降级，延长到了当初的这种混部架构，实现了全场景的混部，混部资源 CPU 使用率常态化的保障在了 80% 左右，帮忙京东节俭了大量的资源老本。
京东混部其实它是在京东外部超大规模混部生产实践经验而来，旨在为用户打造云原生场景下，全场景混部的一套解决方案，能够真正的帮忙企业做到降本增效，实现云原生后时代继续的红利开释。
2022 年的春晚红包，其实咱们在 12 月 28 号才开始启动我的项目会，1 月 6 号的时候真正的做零碎的革新，1 月 31 号春晚就要播出。
那么在 20 多天的工夫下，咱们业务在没有减少任何的线上资源的前提下，利用混部技术对离线资源做压抑，保障了在线业务资源的短缺应用，助力春晚红包顺利进行。
接下来咱们进入正题，上面我会从三个方面来介绍混部。
第一混部整体的介绍和在京东的历程。第二混部的架构和性能。第三各模块的混布的技术。
1. 混部的价值是什么？在京东有哪些重要的利用历程？好，咱们进入第一块，第一个模块次要是混部的介绍和历程，咱们来介绍一下什么是混部。
混部其实用一句话说，就是将高优先级的业务和低优先级的业务混合部署在一个节点上。那么从业务场景上来说，混部其实是通过在线作业运行的过程当中，把离线的工作填充进来，充沛的利用负载之间的削峰填谷的效应来进步资源的利用率。
从右面这张图咱们能够看一下下面的两张图，第一张图是在线业务资源应用状况，第二张图是离线业务的应用状况。
在线业务应用状况咱们看到它这种资源利用率都比拟低，然而会存在波峰波谷比拟显著。
而离线业务这张图资源利用率比拟高，然而它的业务比拟密集，所以咱们在整合了混部之后，上面这张图能够看到它整体的利用资源利用率均匀放弃在了 80% 左右，并且不会存在这种很频繁的波峰波谷的效应。
在线业务运行的过程当中，离线业务不影响在线业务的应用
保障了资源利用率的晋升，这就是混部，那么整体京东混部应用的成果，其实方才曾经讲过了，整体咱们利用对资源的使用率有了显著的晋升，并且整体的资源使用率放弃在了 80% 左右。
咱们接下来看一下京东混部的倒退历程。
京东在 2014 年的时候就推出了 jdos1.0 的容器平台，而后在 2017 年的时候咱们就推出 2.0，也就是基于 kubernetes 的利用容器平台，在 2018 年的时候在云原生的根底上做了调度的加强，减少了阿基米德的调度，反对了数据库中间件等有状态利用的混部。
在 2019 年的时候又反对了大数据实时数据的混部，在 20 年的时候做了扩大，反对了大数据离线工作的混部，在 2022 年的时候扩充了混布的规模，进一步做了降本。
整个的在混布的过程中，资源利用率一直晋升，当初的混部节点的 CPU 的使用率均匀曾经晋升了 40% 以上，每年为京东节俭的资源老本达到数亿元。
能够看到这张图是当初京东混部的应用的现状和规模，咱们方才讲了整个资源的利用率曾经常态化的资源，这是咱们线上一张截图，能够看到，CPU 的使用率均匀常态放弃在了 80%，比未做混部的集群资源利用率晋升了 40% 以上，整个业务曾经做到了全场景的混部，有离线的大数据、实时的计算，以及批发的一些外围业务中间件、数据库，还有广告搜寻以及 AI 等各种场景的利用，都能够做到同步混部的成果。
能够看到这是一张 2022 年双 11 开门红的一张图，咱们能够看到整体的资源利用率都在 80% 左右，然而在大促和非大促的时候，离线和在线的应用的资源的状况一有一些变动，能够看到第一张图是整体的资源，第二张图是在线资源，第三张图是离线的资源。
那么在非大促的时候，离线的整体资源的使用率是比拟高的，达 60% 左右，在线的资源使用率是在 40% 到 50% 之间。那么在大促的时候，也就是咱们在 8 点开始做大促，在 7 点的时候咱们把离线业务做了压抑，到 8 点的时候，就看到在线的资源的使用率曾经回升达到了 60% 左右，而离线的资源使用率降到了 20% 左右。那么在整体资源保持稳定的状况下，离在线资源做了一个调整，就是咱们在不减少任何资源的状况下，保障了在线业务的失常的运行。
好，咱们来介绍一下京东全场景混部的价值。
其实混部的价值用一句话说就是在不影响在线业务的前提下，大幅晋升资源的利用率，节俭资源的老本，助力企业降本增效。
其实大部分企业它的离线的机房和在线的机房是齐全隔离的，在这种状况下就会造成资源的节约，咱们能够将这些资源做布局，做对立的调度利用削峰填谷的效应来进步资源的利用率。上面咱们重点从老本、效率和性能三个方面来介绍一下混部。
老本的话，刚刚提到的咱们能够将离线资源和在线资源给它进行对立归一化之后，对立做调度，整体能够将常态化资源利用率放弃在 80% 左右，极大的节约机器的老本。效率的话，整个集群的治理也好，咱们可做了疾速的高低线，并且对于增加删除节点这个机器的一些流转，都进行了整个的平台化的效率晋升。再一个混部配置有了对立的治理，晋升了管控的效率。
性能方面，咱们看到在整机使用率在 70% 的状况下，离线对在线的 QPS 和 TP95 的影响，咱们管制在了 4% 以内。做了资源的归一化策略之后，会依据每个节点的性能来给它去做打分，保障工作的一个调度的对立。咱们在做均衡调度的时候，会依据不同节点的打分来做对立的调度。
第三个就是说如果咱们在调度的过程当中，咱们能够疾速的辨认出故障并且去做解决，这样缩小了一些利旧设施对业务的影响。
上面咱们来看一下，那么刚刚下面咱们讲到了混部它是通过在线作业在运行过程当中来填充离线的作业，那么咱们既要保障在线工作失常运行，又要晋升资源的利用率，那么这个就给混部其实带来了肯定的挑战和难点。
挑战和难点会在哪几个方面？
离线工作在填充过程中不能有限的填充，须要保障在线作业不受影响，那就要保障 SLO 在可承受的范畴内，同时离线作业，要疾速的反对切换高低线那么当我在线业务须要的时候，你能疾速的让出资源，我不须要的时候，你又可能疾速的去应用这些已有的资源。当然了，离线运行起来之后，还得保障离线作业的一个成功率，不能因为资源让进去而导致了它的失败。
所以咱们要在保障这些前提下，对咱们混部的挑战有以下几点，第一点就是说咱们如何去缩小低级别的利用，对高级别利用的烦扰呢？在保障它的 SLO 的前提下，怎么样去更多的去应用资源。第二点就是说如何满足高下级别利用的调度的需要，在整体下来做品质的把控，我既要保障高级别利用的所须要的资源的需要，并且我还不可能让低级别的利用它的作业的失败，所以这个就是要从全局下来做对立的调度。
第三点怎么样去防止高级别的利用和低级别的利用，不被同时调度在一个核上，产生抢占工夫的执行。别因为低级别的利用调度，在同一个节点上造成了高级别利用不可能去应用以后的一个资源。第四个内存的资源是无限的，那么咱们如何去做正当的调配？防止高级别和低级别利用产生对存储内存资源的互相争抢。
第五个，高级别利用和低级别利用，它在运行的过程当中都会跟网络是密切相关的，那么网络它要如何去做隔离，再最初一个就是说高级别利用和低级别利用，它在对 io 的应用过程中也会产生抢占，那么如何制订无效的 io 的隔离策略呢？以上的这些问题和挑战，咱们在上面的介绍当中会一一去做一些解答。
2. 混部的次要架构和重要性能有哪些？
接下来咱们介绍一下混部的架构和相干的技术。
能够看到这是整个混部架构的全景图。架构的外围分了几大块，第一块就是资源的隔离，如果我要保障离线的工作，对在线业务的烦扰起码，我就要去做到各种维度的隔离，有 CPU、内存、磁盘，各种维度都要做这种隔离的管制。
第二个如果我要保障整个的集群的资源的调度要做到平衡，所以咱们要去做调度，调度的时候要去做负载感知的调度，做调度工作的压抑驱赶，过载爱护等一系列保障资源的平衡的运行。
第三块就是咱们的可观测性，不论隔离也好，调度也好，我能够实时的观测到各种维度的资源的监控，比方集群资源监控，节点的负载的调度的以及烦扰的各种数据都能够通过大盘去看到。
再一个就是故障的探测与复原，能够做软件层面故障的探测，硬件的故障探测，以及故障之后的故障的隔离自愈都能够在咱们整个混部外头去做，本人去做闭环实现。再往上就是咱们的业务，不论这是在线业务还是离线的数据以及数据库中间件和 AI，反对多场景的这样的一个混部，这就是混部的整个架构图，那么接下来我会分在每个层面具体的介绍一下这几块的能力。
第一个咱们能够看到这几块是积淀出了外围的能力，有第一个就是咱们方才提到调度，调度这个就是有阿基米德调度，它有负载平衡干调度，而后这一块是隔离，有 CPU 隔离、磁盘隔离、内存隔离这一大块是隔离的内容，再一块就是可观测性，咱们能够提到了不论是底层指标还是下层业务指标，它能够通过多维度去做这样的一个监控。
出现进去的 7 大能力，第一块就是咱们的离线资源的可视化，我能够辨认出有哪些闲暇的资源去做上报，我能够整体去管制有哪些离线资源。负载的分级，、通过负载分了 4 级，对相比原生的 Qos 的 3 级来说，它更贴近了混部，业务在做调度和驱赶，或者是在隔离的时候都会用到负载的利用的分级。
调度的加强就是说基于负载预测的调度，能够无效的把全局资源分配反对这种 gang 调度，就批量的调度一些资源的预留等这样的一些策略。接下来还有一个性能就是咱们方才提到隔离，那都是反对 CPU 内存、磁盘网络等多维度的一些隔离，还有咱们的一个离线大框策略，那就是能够最大限度的防止了资源的互相烦扰。
水位线的调节，咱们能够反对有调度水位线隔离水位线，能够通过水位线的配置去做调控，把控集群的一个整体的水位，可观测性就是能够反对多维度的一个监控指标以及的一个查看。
在你的离线有烦扰的时候，咱们能够第一工夫捕捉到这样的一些信息。最初一个就是侵入性，咱们这个混部它是一个插件，它对原生 k8s 是无侵入的。
3. 混部蕴含哪些要害的技术？
接下来咱们来介绍一下混部技术。
首先能够看一下利用 QoS 的分级，分了 4 级，级别整体上分了两个维度，第一个维度是 提早敏感型 的在线业务的，第二个维度是 资源消耗性 的离线业务。4 个级别前三个级别是给分给了在线业务，最初一个级别是分给了离线业务。为什么要去做分级？它的目标就是说在单机资源缓和的时候，咱们会依据优先级来去做资源的调度，会保障在线资源的利用能够优先取得资源。
第二块是咱们的负载平衡的容器的调度.
负载平衡方才提到了我要保障整体的资源保障在 80% 左右下来运行，我就得做负载平衡的整体的调度，为什么要去做平衡的调度？因为如果你的利用率不平衡的时候，会导致资源的无奈失常的充沛的利用。
第二个如果是把你的业务调度在热点机器上的话，会导致离线业务和在线业务的重大抵触，所以咱们要去做均衡调度，那么做均衡调度是怎么样去做的呢？
首先咱们会通过监控零碎，实时上报资源的使用率，通过资源使用率，去把业务调配到不同的节点下来，防止调配到热点机器上。
第二个基于资源的一个预测，咱们会可能预测到你的业务会应用多少资源，那么依据这个资源来做整体整个节点资源的一个把控。
第三个咱们会反对 Cpu 和内存维度的整体资源利用率的管制平衡的调度.
咱们来看一下 Gang 调度，Gang 调度也是资源均衡调度的一个最外围的能力，它就是次要解决了是什么？咱们原生的是咱们会进行一个去做调度，Gang 调度解决的就是批量调度，我能够等着一次性把所有的利用所有的资源都调配好了之后一次性调度实现，那防止了有的工作。
在轮巡的过程当中，当一部分业务工作实现，另外一部分工作没实现的时候，它会期待，造成了资源应用的一个节约。资源预留就是咱们在大促也好，或者是在有些外围业务的时候，有这种资源预留的诉求，就是说我有些特定的业务肯定要调度到某些特定的资源下来，比方 ES 他要调度到大磁盘的 node 下来，这个时候咱们就用了资源预留，我能够把某些资源特定给到某种业务这样调度上来的时候，我就间接能够把相干的业务调度到特定的资源下来。
Request 优化举荐，就是咱们能够能做到依据真正的资源应用状况，去智能的举荐你的 Request，因为往往业务在本人申请 Request 资源的时候，为了防止有这种高流量突发的状况，会多去申请一些资源进去，真正应用的时候，其实它应用不了这么多量，会造成一个资源的节约。
所以针对这种场景，又做了一个优化，我会依据真正的业务的应用资源，再加上你业务将来的预测会用到多少资源，两者整体做评估之后，给出一个 request 的值的举荐。这个值既能保障你业务的失常运行，也可能去缩小资源的节约，能够进一步做到资源的应用的优化，降低成本。
资源超卖也是调度外头的外围能力。
咱们能够依据在线业务的状况，通过上面一个公式，实时的计算出在线的理论的使用量，而后去评估出离线资源可用的资源有多少，上报给下层的治理端，让他晓得以后离线资源能够有多少资源，依据这个资源再调度水为线，而后再去调度离线资源，看能够有多少的离线业务被调度上来。
当然离线可用资源，比如说我能够依据调度水为线，离线的任务调度到哪个节点上，所以这些都是会有一些参数去做设置的。
设置完了之后咱们再计算通过计算的能力去算出哪些资源，离线的工作能够被调上来，哪些不能够被调上来。驱赶和调度是混部外头的外围的能力，那么就是说如果我的离线业务曾经被调上来了，当在线的资源使用率达到了肯定的高度的时候，怎么办？就须要去做驱赶，比方上面的驱赶，比如说内存达到肯定的高度的时候，我就要把离线的资源给它驱赶掉，保障在线的资源的失常的应用。
当然调度的水位线也是为了保障资源的管控，不可能把所有离线任都给往上调度，会有肯定的调度水位线的管制，但高于调水位线的时候，离线的工作是没方法再调度到这个点节点上来的。
咱们来介绍一下隔离能力。
首先看一下算力隔离，算力隔离第一项就是 CPU Burst，CPU Burst 就是咱们能够把设置 CPU Burst 的量，当你不必的时候把闲暇的工夫能够折算成你的一个使用量的 buffer，当你将来有峰值的时候，能够有一定量的 buffer 去做应用。
第二块就是过程的调度，过程调度是咱们自研的调度类，在原生的根底上做了革新的，革新之后能做到在线立刻抢占离线，就是当在线的过程来了之后，当资源不够的时候，能够立刻把这个离线的过程给抢占掉。第三个就是离线压抑，咱们能够在通过动静的预测调整离线的一个 CPU 的带宽的使用量。
第四个是 L3 Cache，Cache 也是能够做到动静的压抑，通过监控的指标来监控它的使用量，动静的调整离线工作的缓冲的一个配置。当设置好了肯定比例之后，当在线的 Cache 应用的多的时候，会把离线的 Cache 压抑掉，去给在线应用。内存 cache 就是在做内存方面的一些隔离，第一块异步内存的回收，也就是当容器内存用量超过水位线的时候，它就会启动异步回收，会缩小内存配置延时。
第二块就是疾速内存回收。
当一项工作销毁的时候，马上就做回收。第三个就是 GroupOOM 也就是在一个容器上，把过程杀掉的时候，他能够一并把所有的过程杀掉，缩小有效的占用。第四个就是内存水位线的爱护，就是能够优先回收离线的业务，保障在线的业务的内存不被回收。Mba 的动静压抑也是通过监控在线的一个使用量动静的调整，离线工作在内存的带宽上的一个配额，也是为了优先保障在线业务。
最初一个是 oom 的优先级。在 oom 的时候就会依据优先级去执行，能够先优先杀掉离线工作，保障在线业务的失常的应用。
磁盘 IO 的隔离分三块，第一块就是咱们反对了离线在线分盘治理，就说离线在线的能够别离应用不同的盘，这样能够防止了互相的烦扰。
第二个磁盘的限速，你能够去配置一些磁盘的一些吞吐和 IOPS 的应用。第三个就是磁盘 IO 的优先级，我能够设置肯定的优先级，这样保障在线业务比离线业务的应用的磁盘要强，咱们会保障优先级高的业务使磁盘。
网络隔离是咱们自研开发的一款 CNI 插件天链，它能够做到网络的限速，它可能反对单方向和单方向的一个限速。
第二个它反对配置优先级，咱们整个优先级分了 5 级，能够依据优先级的高下来去做流量的一个转发，在整体的加强能力上还做了优先级加限速混合应用，我能够反对业务在不同的优先级上进行限速，灵便的管制各优先级带宽的应用。
第二块咱们做到了精细化的流量的管控，就反对依照四元组来进行流量的转化的管制。
第三块加强能力是做了 IP 保留和固定的 IP 池，这两类的 IP 的保留。的业务方能够依据本人业务的场景的不同灵便的应用这种保留的状况。离线大框是咱们整体对离线资源的管控设计，咱们能够把所有的离线的工作放在一个大框下，这样能够不便对立治理离线资源的应用。
Cpu 内存的压抑水位线就是咱们在设置了混部的时候能够设置各种的水位线，有调度水位线，有压抑水位线，但你如果设置了压抑水位线之后，当这个节点资源的 CPU 和内存使用率超过设置水位线的时候，那就会对离线资源去做压抑。
也还能够设置一个最小保障量，不能把离线工作的资源都给压抑没了，咱们能够设置一个最小保障量，在压到最小量的时候就不会再压了，保障离线资源还有肯定的资源在用，然而它也不会占用很多的资源，给在线业务留出足够的资源去应用。
下一个大块次要就是可视化，咱们分反对做了多维度的监控，能够
从集群、节点、namespace、工作负载等多个维度去观测本人的监控大盘，有问题或者有故障的时候实时的去做监控与发现。
组件监控比方有 ETCD 组件，API server 监控，外围的一些组件，都反对监控，就能够本人随时观测到本人组件的一个状态。
调度监控就是咱们在做整体资源调度的时候，咱们能够看到这张盘，你能够实时的看到本人的调度的队列，那调度的 QPS 时延及其的负载是多少，都能够随时察看到，你有没有调度不均的状况，你有没有把调度的热点上的问题存在，都能够从这张图下来做实时的监控。
好，我明天的分享就这些，谢谢大家。
