Kubernetes 运行大数据工作负 载的探索和实践 Leibo Wang(wang.platform@Hotmail.com) Huawei CloudBU Principal Engineer 王雷博 Principal Software Engineer • Huawei(Now) - Cloud Native batch system (Volcano) development

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 • 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 事务 • 支持 CAS • 支持快照读 • 高性能 存储层 - 数据格式 etcd KubeBrain 能否使用类似的格式？ 1. 否 2. 底层存储引擎全局有序，有写热点那问题 Etcd 以 Revision 为 Key 内存 Btree 索引维护 key 和 revision 的映射关系 存储层 - 数据格式 KubeBrain 逻辑层 逻辑层 – 写 逻辑层 – Watch（1） 仅主节点负责写入和事件生成 2. 从节点只读 逻辑层 – Watch（3） • Master 内存中保留最近写入的 事件 • 写入滑动窗口记录并发写操作的 结果 • 消费滑动窗口中的数据实现有序 的 Event 推送 • 当前消费的最大位置为 Brain 层 的 Committed Index，与 快照 读有关 逻辑层 – 单 Key 读 逻辑层 – Range 读 逻辑层

小型设备上运行大语言模型，特别是在边缘设备和资源受限的环境中。我们还提到有望提高性能的 ReAct 提示 工程，以及利用大语言模型驱动的自主代理开发远超简单的问答交互的动态应用。我们也提到一些向量数据库 （包括 Pinecone）由于大语言模型而重新流行起来。大语言模型的底层能力，包括更专业化和自行托管的能力， 将继续呈爆发性增长。 远程交付解决方案日臻成熟 尽管远程软件开发团队多年来利 采纳 1. 设计系统 2. 轻量级的 RFCs 方法 试验 3. 具有可访问性意识的组件测试设计 4. 攻击路径分析 5. 自动合并依赖项更新 PR 6. 针对 FAIR 数据的数据产品思维 7. OIDC for GitHub Actions 8. 使用 Terraform 创建监控和告警 9. ReAct 提示工程 10. 检索增强生成 11. 基于风险的故障建模 采纳 1. 设计系统 2. 轻量级的 RFCs 方法 试验 3. 具有可访问性意识的组件测试设计 4. 攻击路径分析 5. 自动合并依赖项更新 PR 6. 针对 FAIR 数据的数据产品思维 7. OIDC for GitHub Actions 8. 使用 Terraform 创建监控和告警 9. ReAct 提示工程 10. 检索增强生成 11. 基于风险的故障建模

Chen 今日话题 项目背景 1 产品与技术详情 3 建设思路与整体方案 2 今⽇话题 数据 技术 应⽤ 数据 技术 应⽤ 数据 技术 应⽤ 数据 技术 应⽤ 数据 • 标准不统⼀ • 重复录⼊ • 数据不⼀致… 技术平台 • 规范不⼀致 • 组件不复⽤ • 集成共享难… 应⽤ • 功能单⼀ • 管理型居多 • 适应性不⾜… 系统建设 • 建设周期⻓ 建设周期⻓ • 存在重复建设 • 投资回报低 • 系统维护成本⾼… 系统应⽤ • 数据分散，到处找 • 应⽤独⽴，难协同 • ⼀体化应⽤，不⽀持 • 需求响应效率低… 业务信息系统现状 容器平台 DevOps 微服务治理 统一技术平台 上游全业务链数据 数据治理 统一数据湖 勘探生产管理 通用应用 开发生产管理 协同研究 经营管理与决策 总体架构 项目背景 1 产品与技术详情 持续构建与测试 保障代码质量，提升开发效率 知识共享 知识共享与积累，不断完善，持 续学习改进 认证与改进 持续优化， 形成闭环 运维监控 运⾏状态可视化，数据化，降低 部署⻛险，快速反馈 运营统计 全链路指标统计，为持续改进提 供数据⽀撑 学习培训 保障平台使⽤效果，快速实践落 地 DEVOPS⼯具 DEVOPS体系构成 企业级DEVOPS全景图 调度 ⺴络 存储 K8S 基础设施

企业级产品与解决方案 • Compass: 打通业务与数据、从数字化到智能化转 型 • Clever: 基于容器的 AI PaaS 平台（AI Devops、资 源管理任务调度） 工业互联网平台 - 制造业大势所趋 • 全球工业互联网平台数量 > 150 国家 研究内容 代表成果 政策扶持 工业互联网综合平台，采用数据流打通与 数据分析衍生价值的结构 Predix平台 GE联合AT&T 基于云的开放式物联网操作系统，实现全 面的系统集成和数据融合，打破数据孤岛 Mindsphere平台 德国联邦政府支持相关行业协会建设工业4.0平台，负 责工业4.0国家战略的宣传推广，标准制定，人才培养 和技术研发。 以工业大数据为驱动，以云计算，大数据， 物联网技术为核心的工业互联网开放平台， 实现产品，机器，数据，人的全面互联互 通和综合集成 INDICS平台 根云平台 COSMOPlat平台 互联网类应用：顺逛，海尔商 城，巨商会，海尔服务，好空 气，海尔洗衣机，海尔优家， 嗨付，够花 • 应用：统一架构模型，统一服 务总线 • 体系：用户体系，产品体系， 流程体系 • 管理：服务集成，统一管理 应用互联互通 应用形态复杂 • KPI: 峰值CPU利用率不低 于30% • 资源申请：按峰值30%进 行申请 • 峰值：1000TPS, 平时： 100TPS • 做自己擅长的事情，合作

的体验，支持异构云、边 缘云和多云编排。 DCE 5.0 集成了最新的服务网格和微服务技术，能够跟踪每 一个流量的生发始终， 帮助您洞察集群、节点、应用和服务的详细指标，并通 过动态仪表盘和拓扑大图可视化掌握应用健康状态。 DCE 5.0 原生支持 DevOps 开发运维模式，可以实现应用交付的全流程标准化 和自动化，并集成各类精选数据库和中间件，使运维治理更加高效。各个产品 模块独立解耦，支 、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 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 等技术手段，全面采集服务数据，深入获取请求链路信 息，动态观测、多维度掌控集群、节点、应用和服务的实时变化，通过统一控制面实 现所有集群及负载观测数据的查询，引入拓扑分析技术可视化掌握应用健康状态，实 现秒级故障定位。 涉及的模块：全局管理、容器管理、可观测性、云原生网络、云原生存储 版权 © 2023 DaoCloud 第 6 页 应用商店 收录来自大数据、AI、中间件等

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 分布式 消息 DMS 分布式 数据库 DDM 应用编排引擎 AOS App/PaaS/IaaS 资源一键式创建 应用运维 AOM 应用性能管理 APM 应用拓扑 调用链 SLA指标 日志关联分析 异常预警 序，人体健康监测，大数据分析等生物健康产品及解决 方案。 挑战： • 全基因测序原始数据约100GB/人，数据分析性能要 求高 • 测序需求多样，测序流程难以灵活自定义 基于容器的生物信息分析平台 • 结合FPGA加速计算可进一 步压缩成本 基因测序（测序仪） 数据上传 源数据 存储 基因拼接/对比/注释 数据 分类 存储 核心数据 取回本地 自动化部署 数据库 SFS/OBS kubernetes技术门槛高，无法满足业务SLA要求 •原生版本产品化能力弱，系统集成问题多（网络、存储， 监控等），解决成本高 •业务快速迭代，高峰期一周3~5个版本更新，运维压力大 •其他厂商的容器服务成熟度低，达不到商用要求 华为方案价值： •企业级容器服务经过2+年商用实践，SLA有保障 •提供一站式网络、存储、数据库、监控告警和健康检查解 决方案，降低系统集成风险，持续保障业务稳定运行 •支持原生 kubernetes

程监控程序管理时。 最后，通过在每个容器中使⽤单个应⽤程序的⽅式，管理容器⽆异于管理应⽤程序的部署。 容器好处概要： 灵活的应⽤创建和部署 ：与VM映像相⽐，容器镜像的创建更加容易、有效率。 持续开发，集成和部署 ：通过快速轻松的回滚（由于镜像的不可变性）提供可靠且频繁的容器镜像构建和部署。 Dev和Ops分离问题 ：在构建/发布期间⽽⾮部署期间创建镜像，从⽽将应⽤程序与基础架构分离。 开发、测试和⽣产环境⼀致 applications ，也不区分应⽤程序和服务 。 Kubernetes旨在⽀持各种各样的⼯作负 载，包括⽆状态、有状态以及数据处理⼯作负载。 如果应⽤程序可在容器中运⾏，那么它应该能够很好地在 Kubernetes上运⾏。 不提供中间件（例如消息总线）、数据处理框架（例如Spark）、数据库（例如MySQL），也不提供分布式存储系 统（例如Ceph）作为内置服务。 这些应⽤可在Kubernetes上运⾏。 没有点击部署的服务市场。 01-什么是Kubernetes 6 不部署源代码，并且不构建应⽤。持续集成（CI）⼯作流是⼀个不同⽤户/项⽬有不同需求/偏好的领域，因此它⽀ 持在Kubernetes上运⾏CI⼯作流，⽽不强制⼯作流如何⼯作。 允许⽤户选择其⽇志记录、监视和警报系统。（它提供了⼀些集成。） 不提供/授权⼀个全⾯的应⽤配置语⾔/系统（例如 jsonnet ）。 不提供/不采⽤任何综合的机器配置、维护、管理或⾃愈系统。

Service：服务入口，由Kube-proxy支持负载均衡 Ø 原生负载均衡，高可用方案 Kubernetes所支持的存储卷类型 Kubernetes最新支持的资源类型 OpenStack和K8s的集成系统 支持跨IaaS部署K8s集群 网络集成方案的演变 IaaS层的物理网络架构 Management VLAN 多用户共享Kubernetes集群 通过二级域名发布服务 覆盖网络（Overlay） Flannel 利用路由协议的SDN 方案——calico Kuryr 一个Docker远程驱动 网络集成方案比较 可以排除的组合 网络集成方案比较 可行方案 IaaS层网络 PaaS层网络 适用场景 Calico Kuryr 不需要多租户隔离，大量使用容器技术，对性能 要求很高 Overlay Kuryr 需 较高 Overlay Calico 需要多租户隔离，对容器网络的管理独立于虚拟 机网络 Overlay Overlay 需要多租户隔离，对容器网络的管理独立于虚拟 机网络，对性能要求不高；快速集成，用于测试 Kubernetes网络方案 曾经遇到的坑和解决方案 覆盖网络造成的MTU Size 问题 Ø 问题 Ø Neutron网络做隧道封装时，占用了包头， 导致上层网络的最大允许MTU比默认要小，