【本文内容基于9月份Cloud Ace CTO 江文远分享的线上研讨会内容总结而成。】
摘要
Kubernetes，简称K8s，是Google开发的，目前最为风行的容器编排和治理引擎，它反对自动化部署、大规模可伸缩、利用容器化治理。K8s的个性使得它实用于架构简单且要求高的服务，也就是游戏架构的搭建。
因为Cloud Ace为谷歌云代理公司，所以咱们本次分享的实操是在谷歌开发的Google Kubernetes Engines上运行的，GKE是谷歌基于K8s所开发的Kubernetes治理平台，次要在谷歌云平台上运行。
Kubernetes与微服务架构
随着利用的倒退，程序变得越来越简单，传统一体化架构的服务会造成微小的不便，比如说：新增性能与测试放在一起，使得程序十分复杂；开发和利用新语言和新框架的效率低；安全性低，所有的模块构建在一个process里，一旦呈现bug可能牵一发而动全身。
而微服务 (microservices) 架构正好解决了这样的问题，将每一个具备商业逻辑的服务独立进去，例如不再将所有材料都写入同一个资料库，而是每个独自的服务都有一个最适宜本人自身构造的资料库。益处是让每个服务都能够用最适宜本人的语言、资料库来开发。在实操时，每一个商业性能/服务都可能是一台 VM 或者一个容器。
微服务架构的呈现给了游戏一个新的抉择，下图的两个架构就是游戏应用的架构，都是通过不同的功能模块来划分的，按功能模块划分不同的服务，前端通过HAProxy来代理用户申请，后端服务能够依据负载来实现扩缩容。在服务发现模块中，通过registrator来监督容器的启动和进行，依据容器裸露的端口和环境变量主动注册服务，后端存储应用了consul，联合consul-template来发现服务的变动时，能够更新业务配置，并重载。
K8s就是微服务架构
后面提到K8s适宜微服务架构，为什么呢？
因为k8s的架构与微服务十分相似，在某些性能上是统一的，第一就是k8s的master和node，能够实现不同性能不同服务器之间的隔离；第二是k8s下面提供了API server，基本上能够等同于网关；第三是k8s的服务编排性能好，能够实现弹性伸缩；第四点是k8s的configmap基本上能够作为配置核心；第五是k8s能够通过在node上部署agent来实现日志的收集和监控。
Kubernetes 将数个容器组合起来成一个服务(Service，注：Service 是 K8S 的专有名词，上面会介绍)，Kubernetes 也提供了良好的服务发现(Service discovery)机制，让每个服务彼此能够通信。最重要的是 K8S 弱小的编程能够主动扩大服务，甚至还能够对大规模的容器作滚动更新 (Rolling update) 以及回滚机制 (Rolling back/Undo)，更能够整合 CI/CD 等 DevOps 的工具。
K8s在游戏架构搭建上的劣势
基于前两者，咱们总结进去K8s在游戏架构搭建上的劣势为：
- 定制的网络与调度计划，为游戏容器的运行提供根底环境；
- 域名服务与负载平衡，解决游戏高可用、弹性伸缩问题；
- 通过性能数据、日志的收集、统计分析，及时发现程序问题与性能瓶颈，保障游戏容器稳固、可持续性运行；
- 基于image的公布扩容，使得游戏部署流程更加标准化以及高效。
Google Kubernetes Engine(GKE）游戏架构搭建实操
咱们的实操参考的是谷歌的技术文档来搭建的。
游戏：Open Arena（雷神之锤）---开源游戏
游戏架构如下图，明天咱们只讲对于dedicated game server这一部分。
游戏环境设定如下：
为什么这么设置呢？
第一是处于占用资源上思考，如果是地图比拟大的游戏，关上地图就会须要比拟长的工夫去载入，同样的，你工夫越长须要载入的材料越多，占用越多的资源，因而大部分游戏都会定义工夫限度，因为一旦有玩家在玩，主机就无奈敞开，造成大量的资源节约。
第二点是出于老本管制上设置的，因为线上游戏须要弹性，高峰期和非高峰期的人数差别较大，因而须要尽可能的match更多的玩家进来，把玩家集中在一个服务器上玩，这样对vm的需要会比拟少，有利于老本管制。
第三点是思考到游戏技术上的难度，如果说玩家呈现问题掉线了，那么就间接重开游戏，不要复原它的状态，因为复原状态对技术要求十分高。
GKE搭建后盾示例如下：
首先咱们先从右上角开始，右上角就是一个根本的游戏的组成，DGS也就是delicate game server ，它是一个open source的套件，能够在GKE上运行。
这里波及到两个VM，第一个VM用来搭建image，第二个VM用于加载数据/资料片，也就是Asset Disk，咱们把Asset Disk挂起来后，VM2咱们就间接删掉，VM2是不会留下来的，咱们只有留下Disk就能够，之后一旦GKE的class开起来，也就是把gke-dgs image部署进去，部署进去之后，这边就他会去把资料片挂起来。
在K8s上的话，有个点须要留神，如果pod想用到disk外面的材料，那么disk须要做成PV，也就是群集中的资源。PVC是对这些资源的申请，只有用户申请后发送了PVC能力拜访存储的资料片。
一轮游戏一个回合，可能容许的玩家是有肯定限度的，如果说node上有两个pod，两个pod可能容许20集体玩，那么当玩家数量超过了20集体的时候，就须要零碎及时监控到这个状况，开新的pod，这里就波及到了scaling manager。
Scaling manager翻译过去叫缩放管理器，它其实就是一直的在监控整个class里的每一个node的状态。在k8s外面有个性能叫HPA，Horizontal Pod Autoscaler，HPA能够实现 Pod主动弹性伸缩，HPA是怎么实现主动弹性伸缩的呢？是通过对Pod中运行的容器各项指标（CPU占用、内存占用、网络申请量）的检测，实现对Pod实例个数的动静新增和缩小。
然而这里会产生一个问题，比方一个游戏回合，因为会设定游戏工夫，因而可能玩家都退出了，然而游戏可能还在进行。HPA这里检测到的仍然是游戏占用了很多资源，所以会认定pod不能关掉，然而玩家其实都退出了。这里波及到了一些底层的监控和运算公式在外面，绝对比较复杂。所以在理论的操作过程中，工程师须要去设置监控和弹性缩放的逻辑和算法。
游戏服务器常常会碰到的问题就是如何实现主动扩大和缩放，这里咱们总结了一下：
Cordon指令是什么意思呢？就是说pod在缩放的时候，如果确定某个node的玩家都退出了，要把 node撤掉的时候，要标记为不可调度。因为GKE的规定是，只有明天有玩家进来玩，scaling manager就会主动调配pod给他。如果咱们想删减node，可是scaling manager发现 node的下面没有任何的pod在跑，它就会主动在这个咱们想删减的node下面开pod给玩家，就会发生冲突，因而如果咱们要删除node，须要把它标记为不可调度。
当这两个程序如果之间没有做好沟通的话，一个在缩小pod，一个在部署pod，两个就会互相冲突，要想方法让另外一个程序晓得说这个Pod是不可调度的。
第一点就是abandon instance，依照谷歌云的instance group原先的规定，设定了node是20个，那么当咱们缩减掉一个node的时候，instance group为了确保node数量满足20个，会主动减少新的node，这里也是抵触的，咱们缩减一个node，它主动减少一个新的node，因而咱们就须要通过abandon instance指令来缩减node。abandon instance命令上来之后， node会间接变少，不会增长。
以上就是咱们本次分享的内容，这里附上qwiklab的链接，有须要的能够在qwiklab上进行游戏架构搭建的实操。
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