KubeBrain 字节跳动高性能 K8s 元信息存储 许辰 字节跳动资深研发工程师 许 辰 字节跳动基础架构工程师  本科和硕士毕业于北京大学计算机系  负责大规模 Kubernetes 系统的构建和优化  KubeBrain/ KubeGateway/ KubeZoo 等多个项目的发起人 • 背景介绍 • 设计思路 • 性能优化 • 落地效果 • 未来演进 背景 背景 • Kubernetes 规模增大 10 倍以上  公司业务快速发展  存储、大数据、机器学习等场景云原生化 • 新场景对 Kubernetes 性能要求更高  离线场景，Pod 生命周期短、变更频率高 如何扩展 Kubernetes 集群 单个集群规模垂直扩展 多个集群横向扩展  降低运维管理成本  减少资源碎片  提高资源利用率 Kubernetes 的架构特点 中心化架构 所有组件通过 apisever 交互 随着规模增大存储系统成为瓶颈 etcd 存在性能问题 apiserver etcd K8s 各组件 apiserver 元信息存储 etcd etcd 存在的问题 自研元信息存储 调优 etcd 参数 按照对象拆分 etcd 设计新的元信息存储 … 如何解决存储瓶颈？ KubeBrain 1. 大脑 2. 谐音科比 Kobe

Kubernetes全栈容器技术剖析 陈弘 华为云PaaS解决方案架构师 3 华为云应用服务：让企业应用上云更简单，运行更高效 计算（ECS/BMS/ARM） 存储（EVS/OBS/SFS） 网络（VPC/EIP） 开源原生 商业增强：控制面HA、跨AZ高可用、滚动升级、裸金属容器 云容器引擎 CCE 微服务引擎 CSE 开源原生 企业级 中间件 分布式 缓存 DCS 容器技术是一种轻量级的操作系统虚拟化方案， 可以基于操作系统虚拟出更加细粒度的资源单位。 5 什么是容器编排调度引擎？ • 容器编排引擎提供资源的管理和容器的调度技术，提供容器应用生命周期管理、弹性伸缩、监控运维的基本机制，决定容器 之间如何进行交互。 • Kubernetes（简称K8S）是主流的容器编排部署管理平台。它基于Google Borg商用系统开发，具有轻量级，可移植性，高 灵活性等特点。 限制，增加ARM64支持，运维增强，容器重启策略 OCI & Docker 社区 CNCF/OCI基金会的初创会员、白金会员， K8S TOC 成员，12个 Maintainer 8 计算（ECS/BMS/ARM） 存储（EVS/OBS/SFS） 网络（VPC/EIP） 多样的生态接入 • 支持多语言多框架服务接入 • 支持第三方模板和镜像快速部署 完全开放的原生平台 • 紧跟Kubernetes和Docker社区，迅速同步最新版本

�.简介 �.使⽤须知 �.操作说明 存储管理 �.简介 �. 操作说明 应⽤管理 �. 简介 �. 前提条件 �. 操作说明 ⽹络管理 �.简介 �.操作说明 监控管理 �.简介 �.操作说明 （�）开启监控 （�）概览⻚监控查看以及资源介绍 （�）查看详细监控 命名空间管理 2 �.简介 �.操作说明 弹性伸缩 �. ⼯作原理 �.创建⾃动伸缩 Wordpress 容器服务 Kubernetes 版（CCK），提供⾼性能可伸缩的容器应⽤管理能⼒，⽀持Kubernetes社区原⽣应 ⽤和⼯具。简化集群的搭建和扩容等运维类⼯作，整合⾸云虚拟化（裸⾦属）、存储、⽹络和安全能⼒， 打造云端最佳的容器化应⽤运⾏环境。 简介 1.产品简介 3 ⽬前开放节点：⽆锡A，东京A，⾹港A，新加坡A，达拉斯A，法兰克福A。 注：根据客户需求可以⼀天内在新节点部署好容器服务。 ⾸云提供了NAS⽂件存储服务，并且针对Kubernetes集群提供了⾃研的存储驱动的⽀持 创建⽂件存储 NAS 选择⽂件存储NAS后，选择右上的新建按钮可以创建⼀块新的NAS存储 存储管理 1.简介 2. 操作说明 13 在新⻚⾯中，依次选择可⽤区，输⼊名称，选择类型和容量，最后单击确定 在该⻚⾯，可以看到所配置的存储的价格 可以⽤去的选择要和容器集群所在区域⼀致，不同区域的集群和存储间不能挂载和访问

全局管理 10 可观测性 10 应用工作台 11 多云编排 11 微服务引擎 12 服务网格 13 中间件 14 镜像仓库 14 云原生网络 15 存储 17 参考文档 18 版权 © 2023 DaoCloud 第 3 页 简介 DaoCloud Enterprise 5.0（DCE 5.0）是一款高性能、可扩展的云原生操作系统。 和运 维能力，实现多云应用高效管控，提供基于集群资源的应用弹性扩缩，实现全局负载 均衡，具备故障恢复能力，有效解决多云应用灾备问题，助力企业构建多云、混合云 的数字基础设施。 涉及的模块：全局管理、容器管理、云原生网络、云原生存储、信创异构 中间件服务 专为有状态应用设计的云原生本地存储能力，满足中间件高 I/O 的存储需求，提升运 维管理效率。精选各类数据库、分布式消息和日志检索等中间件，提供多租户、部 索等中间件，提供多租户、部 署、观测、备份、运维操作等全生命周期的中 间件管理能力，实现数据服务的自助化 申请、弹性扩展、高并发处理和稳定高可用。 涉及的模块：全局管理、容器管理、云原生网络、云原生存储、精选中间件 版权 © 2023 DaoCloud 第 5 页 微服务治理 提供非侵入式流量治理功能，支持无感接入传统微服务、云原生微服务和开源微服务 框架，实现企业

Kubernetes 部署与企业对接 AI 技术介绍 AI 云平台介绍及构成 AI 与 Kubernetes 融合与架构解析 • 是一套集自动部署，弹性扩容，并且基于容器的集群管理工 具。 • 快速部署应用程序 • 弹性负载均衡 • 无缝升级应用 • 硬件隔离 Kubernetes 介绍 LXC (Linux Container) 介绍 在单一系统的内核层通过一套 由于采用系统当前的内核，Container会启动加载更快，更 轻量，并且更省资源。 Container Image 用来将需要容器化的应用程序及其环境进行打包后存储的镜像。 • 通常会有一个 Image 管理仓库来存储 Image。 • 同一个 Image 会有版本记录。 • 只包含软件环境的配置 • 硬件配置需要运行时去指定 OCI (Open Container 基本概念 - Pod • Pod 是 Kubernetes 中最小 的资源 • 一个 Pod 包含一个或多个 Container • Pod 内的 Containers 可以 共享网络和存储 Kubernetes 基本概念 - Service • Service 是一组 Pod 协同工作。 • 有时也被称为微服务。 • 可以给 Service 添加标签 （label 来标识其业务属性。

2017 IEEE 2nd International Workshops on FASW 安全 能力扩展：弹性伸缩 Pod Pod Pod 微服务/通用服 务 Autoscaler controller prometheus Metrics-server APP弹性伸缩： • 主动扩缩容 • 扩容可以指定新版本 • 缩容可以定点裁撤 自动扩缩容 • 资源阈值 • 自定义指标阈值 自定义指标阈值 • 实例个数范围 • 周期性自动伸缩 Autoscaler controller Apiserver cluster-agent Cloud API 集群弹性伸缩： • 监控节点资源使用率 • 自动迁移低负载Node上的Pod，完成缩容 • 一定数量Pod因资源不足pending时，自动扩容 能力扩展：灰度升级 • 在GPU集群中有一个长时间服务应用prd-cloud-str-003-p40- 09:33:02 开始pull V8版本的image PS：灰度升级属于原地升级，因此不需要重新过调度，升级的效率 也会提升。 每次升级可以选择要升级的实例个数以及具体哪些(个)实例。 能力扩展：存储场景 物理硬盘 cephFS ceph RBD ceph RBD 权限管理 quota 在线扩容 containe r containe r containe r 本地磁盘

来帮助公共和私营部门进行数字化转型。该战略基于三大支柱：“可 云计算白皮书（2023 年） 2 信云”认证、“云中心”政策和工业战略。2021 年 6 月，意大利政府 宣布了云计算的国家战略，创建存储所有公共部门应用程序和公民 数据的国家级云计算系统，并将相关数据向“国家云”转移。 英国和澳大利亚政府发布国家战略，深度挖掘云计算的产业赋 能价值。在政府云战略（G-Cloud）基础上，英国国防部在 Serverless（服务器无感知）、低/无代码为代表的技术能够 屏蔽复杂的底层基础设施，让用户以最低学习成本、最小使用代价 最大化释放云的生产力，实现快速创新。AWS 贯彻全面 Serverless 化战略，提供计算、存储、数据库等全领域的 Serverless 服务。微软 发力低/无代码领域，其发布的 Power Platform 已经与 Office 365、 Dynamics 365 以及 Azure 三大生态充分打通，形成完整的技术生态。 市场数据不明确的领域，只发布头部企业整体情况，不做具体排名。 3 因为 IaaS 和 CDN 是两种业态，需要分别获得互联网资源协作服务业务牌照和内容分发网络业务牌照， 所有 IaaS 不包括 CDN 收入，只统计计算、存储、网络等基础资源服务收入。 云计算白皮书（2023 年） 15 来源：中国信息通信研究院，2023 年 5 月 图 6 2022 年中国公有云 IaaS 厂商市场占比 （三）云计算技术不断推陈出新，满足多样性场景需求

种子技术来提供。目前最新的 版本是1.16版本。（https://github.com/kubernetes/kubernetes） Kubernetes 的目标旨在消除编排物理/虚拟计算，网络和存储基础设施的负担，并使应用程序运营商和开发人员完全将重点放 在以容器为中心的业务上进行自助运营。Kubernetes 也提供稳定、兼容的基础（平台），用于构建定制化的workflows 和更 高级的自动化任务。Kubernetes 服务发现和负载均衡：实现内部负载均衡可以实现服务访问负载。 自动发布和回滚：可以自动实现版本的发布和回滚。 秘钥和配置管理：对于密码等信息，专门提供了Secert对象为其解耦。 存储编排：支持多种不同类型的存储，包括本地存储、云存储、网络存储等。 批量处理执行：除服务型应用，还支持批处理作业CI（持续集成），如有需要，一样可以实现容器故障后修复。 Kubernetes特点： 可移植: 支持公有云，私有云 Scheduler调度器（kube-scheduler）：负责资源调度（Pod调度）的进程，相当于“调度室”。按照预定的调度策略 将Pod调度到相应的机器上 etcd：集群的数据存储，他存储着集群中所有的资源对象。数据存储采用的是键值对存储。保存了整个集群的状态。 11 www.h3c.com Confidential 秘密 11 11 K8s基本概念和术语介绍（Node） 工作节点（Node/Worker）：

海尔工业互联网 - 才云整体解决方案 多集群管理 存 储 网 络 混合云 监控日志 基础服务 镜像仓库 认证鉴权 资源管理 面向业务开发 CI/CD 微服务 应用商店 面向业务管理 弹性伸缩 API Gateway 负载均衡 应用编排 日志监控 告警 服务发现 API 业务中台 多租户管理 运维中台 云端操作系统 数据中台 面向数据与智能 数据管理 大数据 容器 • 应用 • 业务 业务采集指标: • 访问量 • 错误率 • 调用耗时 • 饱和度 数据采集方式: • Push：非标 • Pull： • Filebeat扩展 数据存储方式: • OpenTSDB • Prometheus • ES 数据展现方式: • 自开发页面 • Kibana 海尔工业互联网 – 才云数据解决方案 Clever 提交多框架（TensorFlow、PyTorch 模型版本管理，模型推理服务的部署 、监控、管理和升级，提供 A/B test 和滚动升级。 模型服务 实现对 GPU 集群资源进行管理，根 据用户作业请求自动分配和回收 GPU 资源。 GPU 集群管理 对接存储系统，管理数据集；提供 notebook 交互式代码开发和调试工 具；管理数据预处理批作业。 模型开发 海尔工业互联网 – 才云数据解决方案 海尔工业互联网 – 才云数据解决方案 海尔工业互联网

基于Kubernetes构建容器器云平台的实践 UCloud优刻得实验室负责⼈人 叶理理灯 中⽴立安全·赋能产业 Think in Cloud . 北北京 UCloud内部容器器平台，提供弹性、分布 式的应⽤用托管服务平台，帮助开发者⼀一站 式轻松开发并部署应⽤用程序。KUN底层基 于 Kubernetes ，提供⾼高可⽤用，在线升 级，⾃自动扩缩，负载均衡，⽇日志查看，资 源监控，等多种功能。 链路路跟踪 负载均衡 ⾃自动容灾 持续集成 持续部署 灰度发布 服务注册/发现 关系数据库 KV存储 对象存储 块存储 DNS 消息队列列 API- Gateway 镜像仓库 统⼀一代码管理理 统⼀一编程框架 统⼀一通讯协议 统⼀一部署环境 计算平台/KUN 公共服务 存储平台 Think in Cloud . 北北京 基于RBAC实现 账号管理理隔离 01 IPv6 Pod与集群外部互通 其他⽅方案 • Calico/Flannel: 基于 BGP、IPIP、VXLAN 或⽤用户态程序, 每个节点需要部署 Agent程 序, 数据需要进⾏行行单独的存储（etcd），整 体上⽐比较复杂、⽽而复杂往往和可靠性成反⽐比 Dual Stack IPv4 IPv6 CIDR /64 --- IPv4 --- IPv6 集群外 服务器器