Container Service for Kubernetes：在Knative中使用搶佔式執行個體

前提條件

已在叢集中部署Knative，請參見部署Knative。

名詞解釋

• 搶佔式執行個體

  是一種低成本競價型執行個體，您可以對阿里雲當前閑置的資源出價，獲得資源後運行容器，直到出價低於市場價格或者庫存不足等原因導致資源回收。關於搶佔式執行個體的更多資訊，請參見什麼是搶佔式執行個體。

• Knative

  一款基於Kubernetes的開源Serverless應用編排架構，其目標是制定雲原生、跨平台的Serverless應用編排標準。Knative主要功能包括基於請求的自動彈性、縮容到0、多版本管理、基於流量的灰階發布、函數部署以及事件驅動等。關於Knative的更多資訊，請參見ACK Knative概述、ACK Serverless Knative概述。

實現原理及功能優勢

在Knative中，Serverless工作負載的管理主要通過Knative Service實現。Knative Service可以基於請求自動擴縮容Pod。如果需要使用搶佔式執行個體，只需要配置相應的Pod註解即可。虛擬節點（Virtual Node）會根據Pod的註解自動申請對應的ECI資源規格。當前虛擬節點提供了搶佔式執行個體自動替換能力，可以更加自動化地使用搶佔式執行個體。

Knative結合搶佔式執行個體的優勢：

• Serverless情境：短時Web服務要求，資源隨時使用，用完即釋放，不會長時間佔用資源。

• 優雅下線的天然適配：在虛擬節點實現自動替換過程中，需要先刪除Pod，然後工作負載控制器再建立新的搶佔式執行個體，這就要求業務容器具備優雅下線的能力。而在Knative中會為每個Pod設定1個queue-proxy Sidecar容器，在刪除Pod時，會先觸發queue-proxy容器等待請求處理完成，然後再刪除業務容器。

• 成本敏感：對於使用Knative且關心成本的使用者，使用搶佔式執行個體更具吸引力。

結合Knative配置搶佔式執行個體及樣本

配置搶佔式執行個體

在Service中添加Annotation來配置搶佔式執行個體的相關Annotation如下：

樣本一：指定ECS規格，採用SpotWithPriceLimit策略

以下YAML樣本可建立一個ecs.c6規格的搶佔式執行個體。

• 建立時，如果沒有滿足規格和價格上限要求的庫存，則建立失敗。

• 建立後，可以穩定使用1小時，超出1小時保護期後，如果某一時刻的市場價格高於出價或執行個體規格庫存不足，搶佔式執行個體會被釋放。

apiVersion: serving.knative.dev/v1
kind: Service
metadata:
  name: helloworld-go
spec:
  template:
    metadata:
      labels:
        alibabacloud.com/eci: "true"
      annotations:
        k8s.aliyun.com/eci-use-specs : "ecs.c6.large"           # 指定ECS執行個體規格。
        k8s.aliyun.com/eci-spot-strategy: "SpotWithPriceLimit"  # 採用自訂設定價格上限的策略。
        k8s.aliyun.com/eci-spot-price-limit: "0.25"            # 設定每小時價格上限。
    spec:         
      containers:
      - env:
        - name: TARGET
          value: "Knative"
        image: registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/knative-sample/helloworld-go:73fbdd56

樣本二：設定沒有庫存時自動轉為隨用隨付

以下YAML樣本可建立一個ecs.c6規格的搶佔式執行個體。

• 建立時，如果有滿足規格和價格上限要求的庫存，則會建立一個搶佔式執行個體。建立後，可以穩定使用1小時，超出1小時保護期後，如果某一時刻的市場價格高於出價或執行個體規格庫存不足，搶佔式執行個體會被釋放。

• 建立時，如果沒有滿足規格和價格上限要求的庫存，則會建立一個隨用隨付的執行個體。建立後，系統不會主動釋放執行個體。執行個體建立成功後，您可以通過kubectl describe pod命令查看對應Pod的事件來確認是否轉為隨用隨付執行個體，如果看到SpotDegraded事件，則表明已轉為隨用隨付執行個體。

apiVersion: serving.knative.dev/v1
kind: Service
metadata:
  name: helloworld-go
spec:
  template:
    metadata:
      labels:
        alibabacloud.com/eci: "true" 
      annotations:
        k8s.aliyun.com/eci-use-specs : "ecs.c6.large"           # 指定ECS執行個體規格。
        k8s.aliyun.com/eci-spot-strategy: "SpotWithPriceLimit"  # 採用自訂設定價格上限的策略。
        k8s.aliyun.com/eci-spot-price-limit: "0.05"             # 設定每小時價格上限。
        k8s.aliyun.com/eci-spot-fallback: "true"                # 當搶佔式執行個體沒有庫存時，自動轉為隨用隨付。
    spec:         
      containers:
      - env:
        - name: TARGET
          value: "Knative"
        image: registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/knative-sample/helloworld-go:73fbdd56

步驟一：為Knative Service配置搶佔式執行個體

為儘可能降低計算資源成本，您可以為Knative Service配置k8s.aliyun.com/eci-spot-strategy註解，這樣服務會優先使用搶佔式執行個體（ECI Spot執行個體），這類執行個體的價格相較於按需執行個體更為優惠。

然而，執行個體在市場價格高於出價或執行個體規格庫存不足時會被回收，這可能導致服務中斷。為了避免這種情況影響商務持續性，您可以同時設定k8s.aliyun.com/eci-spot-fallback: "true"註解，在搶佔式執行個體因資源不足無法繼續使用時，配置了該註解的Knative Service會自動回退到使用按需執行個體，從而確保服務的穩定運行和連續性。這樣既能有效節約成本，又能兼顧服務可靠性。

1. 登入Container Service管理主控台，在左側導覽列選擇叢集。

2. 在叢集列表頁面，單擊目的地組群名稱，然後在左側導覽列，選擇應用 > Knative。

3. 在Knative頁面的服務管理頁簽下，選擇命名空間為default，然後單擊使用模板建立，單擊樣本模板右側的下拉式清單，選擇自訂，將以下範例程式碼粘貼至模板，最後單擊建立，建立一個名為helloworld-go的Knative服務。

   apiVersion: serving.knative.dev/v1
   kind: Service
   metadata:
     name: helloworld-go
   spec:
     template:
       metadata:
         labels:
           alibabacloud.com/eci: "true" 
         annotations:
           k8s.aliyun.com/eci-use-specs : "ecs.c6.large"           # 指定ECS執行個體規格。
           k8s.aliyun.com/eci-spot-strategy: "SpotAsPriceGo"       # 採用自訂設定價格上限的策略。
           k8s.aliyun.com/eci-spot-duration: "1"                   # 設定無保護期。預設為1，單位：h。您可以在建立執行個體時根據實際需求指定保護期時間長度。
           k8s.aliyun.com/eci-spot-fallback: "true"                # 當搶佔式執行個體沒有庫存時，自動轉為隨用隨付。
       spec:         
         containers:
         - env:
           - name: TARGET
             value: "Knative"
           image: registry-vpc.{REGION-ID}.aliyuncs.com/knative-samples/helloworld-go:160e4dc8 # {REGION-ID}為對應叢集所在的地區，如cn-hangzhou。

   以上YAML樣本可建立一個ecs.c6規格的搶佔式執行個體。

   • 建立時，如果沒有滿足規格要求的庫存，則建立失敗。

   • 建立後，可以穩定使用1小時，在此期間內，即使市場價格高於出價，執行個體也不會被釋放。超出1小時保護期後，如果某一時刻的市場價格高於出價或者因為資產庫存不足，搶佔式執行個體有可能會被阿里雲自動釋放。此時，通過k8s.aliyun.com/eci-spot-fallback: "true"設定，當搶佔式執行個體因任何原因無法擷取或被釋放時，系統會自動轉為隨用隨付執行個體以確保服務可用性。

（可選）步驟二：配置搶佔式執行個體的優雅下線

配置搶佔式執行個體到期的優雅處理方式

為了盡量避免ECI搶佔式執行個體回收導致的業務中斷，虛擬節點提供了可配置的ECI搶佔式執行個體優雅下線的功能。您可以為搶佔型Pod配置annotationsk8s.aliyun.com/eci-spot-release-strategy: api-evict。那麼當虛擬節點接收到SpotToBeReleased Event時，則會調用Eviction API來驅逐該搶佔式執行個體。API發起的驅逐將遵從您的PodDisruptionBudgets和terminationGracePeriodSeconds配置。使用API建立Eviction對象，類似於對Pod執行策略控制的DELETE操作。

1. 調用API請求：虛擬節點接收到SpotToBeReleased Event，調用Eviction API。

2. PDB檢查：API伺服器驗證與目標Pod關聯的PodDisruptionBudget。

3. 驅逐執行：如果API伺服器允許驅逐，Pod將按照如下方式刪除。

   1. API伺服器中的Pod資源會更新刪除時間戳記，之後API伺服器會認為此Pod資源將被終止。 此Pod資源還會標記上配置的寬限期。

   2. 本地運行狀態的Pod所處的節點上的kubelet注意到Pod資源被標記為終止，並開始優雅停止本地Pod。

   3. 當kubelet停止Pod時，控制面從Endpoint和EndpointSlice對象中移除該Pod。因此，控制器不再將此Pod視為有用對象。

   4. Pod的寬限期到期後，kubelet強制終止本地Pod。

   5. kubelet告訴API伺服器刪除Pod資源。

   6. API伺服器刪除Pod資源。

4. 在Knative情境下，每個Service的Pod中包含一個queue-proxy Sidecar容器。在刪除Pod時，queue-proxy會首先等待所有進行中的請求處理完成，以保證服務的連續性和資料完整性，最後才會停止業務容器，從而實現平滑的Pod縮容或更新操作。

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