作者 | 陈涛（毕衫）
起源 | 阿里巴巴云原生公众号

一、人造云原生的 Serverless

1. 云原生时代

随着 2013 年以 Docker 为代表的容器技术、CNCF 基金会以及 K8s 的倒退等，云原生开始被宽广开发者所熟知。云原生时代之前还有两个阶段：一是自建 IDC 机房，二是简略地把原有的利用搬迁到云上。自建 IDC 机房很难取得高可用、高可扩大以及运维提效等能力；而第二个阶段就是云计算时代，相比 IDC 有了肯定的提高，但大部分还是在绝对原始地用云，很难用好云，这个阶段的资源曾经靠近有限，然而基于虚拟机及各种自建服务的形式还有待改善。

云原生时代指的是在设计利用的时候，就思考到未来利用会运行在云的环境里，充分利用了云资源的长处，比方云服务的弹性、分布式的劣势。如上图所示，云原生能够分为几局部：

一是 云原生技术，包含容器、K8s、微服务、DevOps。而这些技术只是一个工具，要想真正地用好这些技术，还须要一些最佳的实际和组合，也就是云原生架构。

云原生架构 是基于云原生技术的一种架构准则和设计模式的汇合，是一些领导准则，比方要求做好可观测，只有在做好可观测的前提下能力做好后续的弹性，包含高可用相干的建设及基础设施的下沉，心愿对非业务代码的局部进行最大化的剥离，在这样的技术和架构设计的领导下，就能够设计出云原生利用。

云原生利用 具备轻量、麻利、高度自动化等方面的特点，能够充分发挥云的劣势，在古代数字化转型的时代，更好地适应业务的倒退变动。

2. Serverless 人造云原生

为什么说 Serverless 是人造云原生的呢？尽管 Serverless 呈现的工夫比云原生更早一些，咱们向前追溯，AWS 率先推出初代 Serverless 产品——Lambda，其按申请计费和极致伸缩的特点，十分合乎云原生的定义，比方基础设施下沉。在 Lambda 里，不须要治理服务器，它会依据申请去伸缩服务器，实现了高度自动化；它还以函数的模式来组织代码，函数绝对于利用来说要更轻量，交付速度也更快。然而这种模式的毛病就是革新老本高，因为很多利用原来是一个微小的单体或者微服务利用，很难革新成函数模式。

3. 意识 SAE

Serverless 理念及相干产品的推出曾经走过差不多 7 个年头，在这个过程中云原生的技术也在一直成熟，包含 Docker、K8s 等。阿里云在 2018 年的时候就开始思考另一种 Serverless 状态，即 Serverless application，也就是 SAE 这款产品，其于 18 年 9 月上线，19 年商业化，至今也走过了 3 个年头。

SAE 的特点：

• 不可变基础设施、可观测、主动复原

基于 K8s 底座，背地代表的是镜像之类的不可变基础设施以及可观测、主动复原，如果检测到申请失败，会主动切流或重启实例。

• 免运维、极致弹性、极致老本

托管服务器资源，不须要用户本人运维服务器，同时也相应地具备极致弹性和极致老本的能力。

• 易上手、0 革新、一体化

如上图，最上层为客户感知层，是 aPaaS 产品状态，是一个利用 PaaS，通过三年多的实际，最终达到让用户真正易上手、0 革新的成果，而且做了很多一体化的集成。

SAE 这样一款以 K8s 为底座、具备 Serverless 的特点、以 aPaaS 为状态的产品，完全符合云原生的特点。在技术层面，底层应用容器、K8s，集成了微服务，包含各种 DevOps 工具。在架构层面，因为底层依赖于这些技术，所以能够十分不便地让用户遵循云原生架构的准则，去设计出本人的利用实际，最终让客户的利用能够最大化地享受到云原生的红利，实现利用的轻量、麻利以及高度自动化，极大地升高迈入云原生时代的门槛。

SAE 产品架构图

SAE 是一款面向利用的 Serverless PaaS，0 革新 0 门槛 0 容器根底 是它的特点，能够让用户十分不便地享受到 Serverless、K8s 以及微服务带来的技术红利。同时也反对多种微服务框架、多种部署渠道（包含本人产品的 UI 部署 / 云效 / Jenkins / 插件部署等）、多种部署形式（包含 War / Jar / 镜像部署等）。

其底层是一个 IaaS 资源层，下面是 K8s 集群，对用户来说这些都是通明的，不须要本人购买服务器，也不须要了解 K8s，再上一层有两个外围能力：一是利用托管，二是微服务治理，利用托管就是利用生命周期等，微服务治理就是服务发现、优雅下线等，这些在 SAE 里都做了较好的集成。

SAE 的外围特点能够总结为三个：一个是 0 代码革新，二是 15s 弹性效率，三是 57% 的降本提效。

二、SAE 设计理念

1. Kubernetes 底座

• 容器

在 K8s 容器编排生态中，最根底的是容器或镜像，依靠于镜像，用户就相当于实现了不可变的基础设施，其益处是镜像能够到处散发、复制，相当于实现了可移植性，没有了厂商绑定。另外针对不太熟悉镜像或者不想感触复杂性的用户，咱们也提供了 War / Jar 层面的部署，极大升高用户享受红利的门槛。

• 面向终态

在传统的运维畛域有很多问题比拟难解决，比方服务器因为各种各样的起因，忽然负载高或者 CPU 低等，这时在传统畛域通常须要大量的手动运维操作，而在 K8s 畛域联合可观测、健康检查，只需配置好 liveness 和 readiness，就能够实现自动化的运维，K8s 会主动进行切流以及自动化地从新调度，极大地升高了运维老本。

• 资源托管

不仅 ECS 机是托管的，K8s 也是外部托管运维的，客户齐全不须要购买服务器或者购买 K8s 或者运维 K8s，甚至都不须要懂 K8s，极大地升高了客户的入门门槛和薪资累赘。

2. Serverless 个性

• 极致弹性

咱们曾经实现了端到端的 15 秒，也就是 15 秒内能够创立出一个 pod，让用户的利用开始启动。在弹性能力上，咱们具备根底指标弹性（如 CPU、Memory 等）、业务指标条件弹性（如 QPS、RT 等）和定时弹性。如果手动设置弹性指标，仍有一些门槛和累赘，因为客户不晓得指标应该设成多少，在这个背景下，咱们也在思考智能弹性，主动帮用户算出弹性指标举荐给用户，进一步升高门槛。

• 精益老本

SAE 免去了资源托管和运维老本，在此之前客户须要运维大量的 ECS 服务器，当须要平安降级、破绽修复，特地是高密部署时，老本会很高。另外 SAE 计费模式是以分钟计费，用户齐全能够实现精益老本，比方在业务顶峰的 1 小时扩容到 10 个实例，在顶峰完结后变成 2 个实例。

• 语言加强

在弹性畛域，咱们针对性地做了一些语言加强。比方 Java，联合阿里的大规模 Java 利用实际，阿里的 JDK——Dragonwell11 相比于其它开源的 JDK，能够让 Java 利用的启动速度进步 40%。将来咱们还会在其它语言上摸索更多的可能性。

3. (application)PaaS 产品状态

• 利用托管

利用托管，相当于利用生命周期的治理，包含利用公布、重启、扩容、灰度公布等，其应用的心智和大家在应用利用或其余 PaaS 平台是一样的，上手门槛非常低。

• 一体化集成

因为云产品有几百多款，如果要每一款都用好也是额定老本。所以咱们对最罕用的云服务进行了一体化集成，包含根底监控、业务监控 ARMS、NAS 存储、SLS 的日志收集等各方面，升高用户应用产品的门槛。

另外咱们还额定地做了微服务加强，包含托管注册核心、优雅高低线和微服务治理等。因为应用微服务通常须要一个注册核心，SAE 内置托管注册核心，用户不须要再从新购买，齐全能够把利用间接注册上来，进一步升高用户门槛和老本。

SAE 将这些能力组合起来，最终让用户在迁徙传统单体利用或者微服务利用时，根本能够实现 0 革新迁徙，0 门槛地享受到这款产品背地带来的技术红利。

三、SAE 技术架构

1. SAE 技术架构图

SAE 帮用户托管 K8s 背地的技术架构如上图所示，在 1 个宿主机上，最上层是 SAE 的 PaaS 界面，第二层是 K8s 的 Master（包含 API server 等），最上面一层是 K8s 真正运行资源的宿主机，这些都是齐全由 SAE 托管的，用户只须要在本人的 VPC 或网络段内创立 Pod 资源并做一个连通，即可实现利用的失常运行。

这里有两个外围问题：

一是防穿透，比方咱们的 Pod 或容器应用的是像 Docker 这样的传统容器技术，把私有云的 a 和 b 两个用户跑到一个物理机上，其实有十分高的平安危险，b 用户很有可能会侵入到 a 用户的容器里获取用户信息，所以这外面的外围就是要限度用户能力，避免其逃逸。

二是网络的连通或者云体系的买通，咱们要跟用户的网络体系买通，这样用户才能够不便地和他的平安组、平安的规定、RDS 等连通，这也是一个外围的问题。

2. 平安容器

在这里具体开展一下防逃逸问题。上图表格是当初大家探讨的比拟宽泛的平安容器技术，平安容器简略了解就是虚拟机思维。如果应用传统的像 Docker 这样的容器化技术，很难做好平安的防护或隔离，而平安容器能够了解为一个轻量级的虚拟机，既有容器的启动速度，又有虚拟机的平安。

目前平安容器曾经超脱出了平安，不仅仅有平安的隔离，也有性能的隔离以及故障的隔离，以故障隔离为例，如果采纳 Docker 这种容器技术，遇到一些内核问题，就有可能因为一个 Docker 容器的失败而影响到其余用户，整个宿主机都可能会受到影响，而如果采纳平安容器技术就不会有这样的问题。

SAE 采纳了 Kata 平安容器技术，从工夫和开源界的事实来说，Kata 是 runV 和 Clear Container 两个我的项目的联合，相比于 Firecracker 以及 gVisor 计划更加成熟。

四、SAE 最佳实际

最佳实际 1：低门槛微服务架构转型

相熟微服务的客户都晓得，如果要本人运维一套微服务技术架构，须要思考很多因素，不仅是开源、框架层面，还有资源层面及后续的问题排查，包含注册核心、链路追踪、监控、服务治理等等，如上图左侧所示，在传统开发模式下，这些能力都须要用户本人托管和运维。

而在 SAE 中，用户就能够把一些与业务无关的个性交给 SAE，用户只须要关注本人的业务，包含微服务的用户核心、群组核心等，以及和 SAE 的 CI/CD 工具做一个集成，就能够疾速实现微服务架构。

最佳实际 2：一键启停开发测试环境降本增效

有些中大型企业会有多套的测试环境，这些测试环境个别早晨都不应用，在 ECS 模式下，是须要长期保有这些利用实例的，闲置节约的老本比拟高。

而如果在 SAE 里就能够联合命名空间，比方一键启停或定时启停的能力，能够将测试环境的利用全副建在测试环境的命名空间下，再配置早上如 8:00 启动测试环境命名空间所有实例，在早晨 8:00 全副进行，进行后的时间段就齐全不计费，能够让用户最大化地降低成本。

依据计算，在比拟极致的状况下，基本上能够节俭用户 2/3 的硬件老本，而且也不须要额定付出其余运维老本，只需配置好定时启停的规定即可。

最佳实际 3：精准容量 + 极致弹性的解决方案

在往年疫情状况下，大量学生在家进行在线教育，很多在线教育行业的客户面临业务流量暴涨七八倍的状况，如果基于原来本人运维的 ECS 架构，用户就须要在十分短的工夫内做架构降级，不仅是运维架构降级，还有利用架构降级，这对用户的老本及精力都是十分大的挑战。

而如果依靠于 SAE 中各种各样的一体化集成以及底层 K8s 这样高度自动化的平台，就能够简略很多。比方能够联合 PTS 压缩工具评估容量水位；比方压测有问题，能够联合根底监控和利用监控，包含调用链、诊断报告等，能够剖析瓶颈在哪里，有没有可能尽短的工夫内解决；如果发现是比拟难解决的瓶颈，能够应用利用高可用服务，实现限流降级，确保业务不会因为突发洪峰而垮掉。

最初 SAE 能够依据压测模型配置相应的弹性策略，比方依据 CPU memory、RT 或者 QPS 等，在有容量模型的状况下设置行业策略，达到十分贴合理论使用量的成果，实现低成本及架构的最大化降级。

五、总结

数字化转型曾经渗透到各行各业，不论是因为工夫倒退起因还是疫情起因，在数字化转型里，企业要有利用好云的能力，来应答业务上的疾速变动及高洪峰高流量场景下的挑战，这一过程蕴含几个阶段：Rehost（新托管）、Re-platform（新平台）、Refactor（新架构），随着架构革新的深刻，企业可能取得的云的价值越高，同时迁徙革新老本也会随之上涨，如果只是把利用简略托管到云上，很难取得云的弹性能力，遇到问题时还是很难及时处理。

通过 SAE，咱们心愿可能让用户 0 革新、0 门槛、0 容器根底即可享受到 Serverless + K8s + 微服务的价值红利，最终帮忙用户更好面对业务上的挑战。

本文整顿自【Serverless Live 系列直播】1 月 29 日场
直播回看链接：https://developer.aliyun.com/topic/serverless/practices

Serverless 电子书下载

本书亮点：

• 从架构演进开始，介绍 Serverless 架构及技术选型构建 Serverless 思维；
• 理解业界风行的 Serverless 架构运行原理；
• 把握 10 大 Serverless 实在落地案例，活学活用。

下载链接：https://developer.aliyun.com/topic/download?id=1128