深入 Kubernetes 的“无人区” —— 蚂蚁金服双十一的调度系统 曹寅2/19 一、蚂蚁金服的Kubernetes现状 二、双十一Kubernetes实践 三、展望未来迎接挑战 目 录 contents 目录3/19 一、蚂蚁金服的Kubernetes现状 Part 1：4/19 发展历程与落地规模 Part 1：蚂蚁金服的Kubernetes现状 平台研发 灰度验证 灰度验证 云化落地 规模化落地 2018年下半年开始投 入 Kubernetes 及其配 套系统研发 2019年初于生产环境 开始灰度验证，对部分 应用做平台迁移 2019年4月完成云化环境 适配，蚂蚁金服云上基础 设施全部采用 Kubernetes 支撑618 2019年7月到双十一前完成 全站 Kubernetes 落地，超过 90% 的资源通过 Kubernetes 分配，核心链路100%落地支撑

置ProxyConfig对象。下面分析几个相对重 要的配置。 role pilot-agent的role类型为model包下的Proxy，决定了pilot-agent的“角色”，role包括以下属性： 1.Type pilot-agent有三种运行模式。根据role.Type变量定义，类型为model.Proxy，定义在context.go文件中，允许的3个取值范围为： i. "sidecar" 命令的对应flag来提供用户自定义值。如果用户不提供，则会在proxy命令执行时，根据istio连接 的服务注册中心（service registry）类型的不同，会采用不同的配置方式。agent当前使用的具体service registry类型保存在 pilot-agent的registry变量里，在init函数中初始化为默认值Kubernetes。当前只处理以下三种情况： • Kubernetes 其中的private ip通过WaitForPrivateNetwork函数获得。 istio需要从服务注册中心（service registry）获取微服务注册的情况。当前版本中istio可以对接的服务注册中心类型包括： 1."Mock" MockRegistry is a service registry that contains 2 hard-coded test services. 2. "Config"

持续演进路径 & 技术案例 Ø 实践案例 Ø 规划 & 展望 Ø QA背景 & 概览数据平面概览 SOFAMOSN • C实现，支持多语言扩展 • 基于Nginx扩展 • 开发不活跃 • 老牌代理系统，业界广 泛使用，服务各类场景 • C++实现 • CNCF第三个毕业项目， ISTIO原生数据平面 • 开发活跃，最新版为1.9.0 • Google, Lyft主导，业界 众多公司使用中，重点搭 • CNCF项目，最早的 Service Mesh数据平面 • 开发活跃，最新版为 18.9.1 • Golang实现 • 新生项目，初期旨在搭建 RPC亲和，高度可扩展性 的Golang转发系统 • 开发活跃，最新版为0.4.0 • 蚂蚁+UC主导，重点搭载 SOFAMesh使用，目标服 务通用场景，金融场景SOFAMOSNSOFAMOSN内部模块设计SOFAMOSN数据流SOFAMOSN数据流持续演进路径 临时对象多，GC占比高 4. 基本实现了RFC中MUST部分，部分功 能需求上不匹配，如GRPC trailer实现技术案例 – HTTP/2.0优化 优化思路：适配MOSN框架，复用官方实现核心结构体和解析流程 Ø 框架适配 ü IO框架 ü 内存复用框架 ü workerpool协程池框架 Ø 功能支持 ü 请求流式处理模式 ü 热升级 ü metrics ü 修复HTTP/2 headers

2SOFAMosn内数据流 3NET/IO 4 Ø屏蔽IO处理细节 Ø定义网络链接生命周期，事件机制 Ø定义可编程的网络模型，核心方法，监控指标 Ø定义可扩展的插件机制PROTOCOL 5 Ø定义编解码核心数据结构 üMesh处理三段式：Headers + Data + Trailers Ø定义协议Codec核心接口 ü编码：对请求数据进行编码并根据控制指令发送数据 ü解码：对IO数据进行解码并通过扩展机制通知订阅方 为网络协议请求/响应提供可编程的抽象载体 ü 考虑PING-PONG，PIPELINE，分帧STREAM三种典型流程特征 Ø定义Stream生命周期，核心事件 Ø定义Stream层编/解码核心接口 ü 核心数据结构复用Protocol层 Ø定义可扩展的插件机制 Ø对于满足请求Stream池化的需求 Ø需处理上层传入的状态事件PROXY 7 Ø基于Stream抽象提供多协议转发能力 Ø执行Stream扩展Filters ü单次写操作绑核 3us，不绑核 5us Ø更好的 G-P-M cache locality 亲和性 üRuntime 内存使用率提升，arena 区内存申请频率低，大小更小 üMheap 申请系统内存减少约60%内存 3 ØSLAB-style buffer pool ü减少内存 copy ü压测场景下内存复用率90% ØGolang 内存模型亲和 üP中 mcache 缓存小于 32K

Header ➢ 消息类型 ➢ 协议版本 ➢ 序列列化协议（body） Metadata ➢ 服务名 ➢ ⽅方法名 ➢ 系统参数及⽤用户参数 Body ➢ response ➢ RequestService Mesh Meetup · BeiJing Simple 序列列化 �22 微博Service Mesh实践 - WeiboMesh 基础类型 复合类型 type(1b Res 插件化Service Mesh Meetup · BeiJing 基于MCS的流量量调度 �26 微博Service Mesh实践 - WeiboMesh Vintage 管理理系统 决策系统 Command DC1 Servers DC2 Servers DC1 Clients业务实战 • 正反向代理理 • 收益及总结Service Mesh Meetup · BeiJing

• 历史问题 • 分布式系统性能测试问题 定位难 • 多版本并发测试 • 故障注入较困难（代码侵 入性强） • 测试环境不稳定，后端Pod 频繁重启 • 解决方案 • Contour产品化 • Istio的灰度发布和流量管理 • Istio的Tracing产品化落地场景—云存储系统 • 历史问题 • 灰度发布 • 预上线系统验证体系 • 系统故障隔离 • 跨集群访问 • 线上问题链路追踪 • Istio南北流量分流策略产品化 • 基于Istio的QoS产品化 • 跨集群流量调度 • 基于Istio的Tracing产品化落地场景—大数据产品 • 系统优化之路 • 多版本灰度升级 • 根据流量做横向伸缩 • 分布式系统性能测试问题 定位难 • 解决方案 • Istio南北流量分流策略产品化 • 基于Istio的QoS产品化 • 基于Istio的Tracing产品化 • 跨集群流量调度七牛容器云产品逻辑架构 生态链七牛容器云产品未来发展 • 更多功能 • 故障熔断 • 故障注入 • 业务配置动态分发 • 优化升级 • 性能优化： • DPDK + eBPF • 系统优化 • 根据需求裁剪Istio。解耦Envoy和其他组件 • 裁剪Istio相关CRD，简化系统结构ServiceMesher公众号 SOFAStack公众号 http://www.servicemesher.com

Kubernetes 集群运维实践 关注“阿里巴巴云原生”公众号 回复 1124 获取 PPT自我介绍 •嵌入式、微服务框架 •2017 年加入阿里巴巴，负责阿 里集团数十万集群节点规模化运 维管理系统的研发工作 •2019 年参与集团全面上云项目 并经历了整体架构的云原生升级 演进，稳定支撑双11峰值流量分享内容 • 阿里全站上云 • 神龙 (what & why) • 规模化集群运维实践 IDC 系统 基础运维 天基系统 CMDB 安全审计 单机监控 ASI 平台 kubelet/Pouch CI/CD k8s extended Service Mesh 安全容器 运维管控 在离线混部 额度管控 监控体系 多租隔离 上层业务 集 团 业 务运维挑战 • 规模大 • 集群规模大 (数十个集群)，节点数量多 (数十万节点) • 业务线多、应用数量多、应用类型复杂 (有状态、无状态、多语言) 卡中断打散 • 稳定性要求高 • 性能、宕机、夯机、抖动系统架构 • 基础监控 • 秒级、分钟级监控 • 内核性能指标采集 • 监控大盘 • 在线率 • 宕机率 • 抖动率 • 基线系统 • 基础环境一致性故障自愈 (1-5-10) • 监控、故障发现 (1-5) • 本地检测 (walle, NPD) + 外部系统 (IDC、aliyun) • SLI、SLO、SLA •

漫谈服务架构的演进史 2 微服务架构设计的现状 3 Service Mesh微服务设计 4 Service Mesh的框架介绍我过往的经历情况 类型：传统互联网 模式：CS/BS模式 类型：互联网 模式：单体模式 类型：游戏 模式：单体模式 类型：互联网金融 模式：微服务模式Java版本演进史 JDK J2ME J2SE J2EE Java SE 2004年 Java SE 5.0 微服务和SOA之间各项对比目前常见的微服务架构设计是什么样微服务架构的实现：目前主流的是Spring Cloud框架目前微服务存在的问题 Ø 业务关注太多技术 Ø 基础框架升级困难 Ø 异构系统接入困难 Ø 服务治理难度巨大不要让今天的代码成为明天的历史包袱 追求极致的思考1 漫谈服务架构的演进史 2 微服务架构设计的现状 3 Service Mesh微服务设计 4 Service

架构 • 使用 Consul 作为服务发现组件 • 数据面：cNginx • 控制面：Consul 管理后台5/24 服务治理能力 – 基于严选第一代ServiceMesh（cNginx） 类型 功能 能力提供方 服务调用方（Client） 服务提供方（Server） 服务注册与发现 注册发现：基于 Consul √ 调用控制 协议支持：HTTP 1.X/2.X，可扩展至 TCP √ Service Mesh 解决方案 • 数据面：Envoy • 控制面：Pilot，Mixer，Citadel，Galley10/24 功能视角 - 服务治理能力 – 基于Istio+Envoy 类型 功能 能力提供方 服务调用方（Client） 服务提供方（Server） 服务注册与发现 注册发现：云外基于 Consul，云内基于 K8s 默认的 ETCD √ 调用控制 协议支持：HTTP

仅适用于 JAVA 应用、Spring Boot 框架 • 侵入性强 • 升级成本高、版本碎片化严重 • 内容多、门槛高 • 治理功能仍然不全5/总页数 优点 • 微服务治理与业务逻辑解耦 • 异构系统的统一治理 • 三大技术优势： • 可观察性 • 流量控制 • 安全 Service Mesh 的优缺点 缺点 • 增加了复杂度 • 整体链路的复杂度 • 操作运维的复杂度 • 需要更专业的运维技能 微服务高可用设计手段 - 服务限流 • 对于一个应用系统来说一定会有极限并发/请求数，即总有一个TPS/QPS阀值， 如果超了阀值则系统就会不响应用户请求或响应的非常慢，因此我们最好进行过 载保护，防止大量请求涌入击垮系统。 • 服务限流其实是指当系统资源不够，不足以应对大量请求，即系统资源与访问量 出现矛盾的时候，我们为了保证有限的资源能够正常服务，因此对系统按照预设 的规则进行流量限制或功能限制的一种方法。 的规则进行流量限制或功能限制的一种方法。 • 限流的目的是通过对并发访问/请求进行限速或者一个时间窗口内的的请求进行 限速来保护系统，一旦达到限制速率则可以拒绝服务或进行流量整形。 • 限流无非就是针对超过预期的流量，通过预先设定的限流规则选择性的对某些请 求进行限流“熔断”。22/总页数 治理策略 & 高可用 • 微服务高可用设计手段 - 服务限流 • 接入层限流 • 调用外部限流服务限流 • 切面层/代理层限流