Knativeを使用してKubernetesでサーバーレスアーキテクチャを使用してアプリケーションを実行する

私たちの新しい翻訳された記事の著者は、 Knativeが彼らが宇宙で考えることができる最高のものであると主張しています！同意しますか？

すでにKubernetesを使用している場合は、サーバーレスアーキテクチャについて聞いたことがあるでしょう。 KubernetesとKnativeの両方のプラットフォームはスケーラブルですが、インフラストラクチャの問題に煩わされることなく開発者に実用的なコードを提供するために最善を尽くすのはサーバーレスアーキテクチャです。また、アプリケーションインスタンスを最初から仮想的にスケーリングすることにより、インフラストラクチャのコストを削減します。





一方、従来のホスティングモデルと高度なトラフィック管理手法に従うことで、Kubernetesを無制限に利用できます。このおかげで、青緑色の展開やA / Bテストなど、さまざまな機会が開かれます。



Knativeは、両方の長所を活かすための取り組みです。オープンソースのクラウドプラットフォームであるKnativeを使用すると、Kubernetesの機能を活用して、サーバーレスアプリケーションをKubernetesで実行でき、サーバーレスアーキテクチャのシンプルさと柔軟性を確保できます。



このように、開発者は1つのコマンドでコンテナのコー​​ディングとKubernetesへのデプロイに集中でき、Knativeはネットワークのニュアンス、ゼロへの自動スケーリング、バージョントラッキングを処理しながらアプリケーションを管理します。



また、Knativeは、開発者が緩く記述することができます 接続されたユニバーサルサブスクリプション、配信、およびイベント管理を提供するフレームワークを扱う彼らのイベント、とのコードを。これは、イベント接続を宣言でき、アプリケーションが特定のデータストリームにサブスクライブできることを意味します。



Googleが主導するオープンソースプラットフォームは、Cloud Native ComputingFoundationに含まれています。これは、ベンダーのロックインがないことを意味します。それ以外の場合は、現在のクラウドサーバーレスFaaSソリューションの重大な制限です。Knativeは任意のKubernetesクラスターで実行できます。

Knativeは誰のためのものですか？

Knativeは、それぞれが独自の知識、経験、責任を持つさまざまな専門家を支援します。







エンジニアはkubernetesクラスターの管理と、kubectlを使用したKnativeインスタンスのインストールと保守に集中でき、開発者はKnativeAPIを使用してアプリケーションを構築およびデプロイできます。



これは、さまざまなチームが互いに干渉することなく問題を解決できるため、どの組織にとっても大きなプラスです。

なぜKnativeを使用する必要があるのですか？

Kubernetesを使用しているほとんどの組織には、ワークロードの展開と保守を管理するための複雑なプロセスがあります。これにより、開発者は心配する必要のない詳細に注意を払うようになります。開発者は、アセンブリや展開について考えるのではなく、コーディングに集中する必要があります。



Kubelessは、開発者がKubernetesの内部で何が起こっているかについてあまり知らなくても、コードを簡単に実行できるようにするのに役立ちます。



Kubernetesクラスターは、すべてのアプリケーションに少なくとも1つの実行中のコンテナーが必要なため、インフラストラクチャリソースを消費します。 Knativeはこの側面を管理し、クラスター内のコンテナーの自動スケーリングを最初から処理します。これにより、Kubernetes管理者は複数のアプリケーションを単一のクラスターにパッケージ化できます。



ピーク時間が異なる複数のアプリケーションがある場合、またはワーカーノードの自動スケーリングを備えたクラスターがある場合は、ダウンタイム中にこれから大きなメリットを得ることができます。



特定の時間に実行されるマイクロサービスを必要としない可能性があるマイクロサービスアーキテクチャアプリケーションの真の金鉱。これにより、リソースをより効率的に使用できるようになり、限られたリソースでより多くのことができるようになります。



さらに、Eventingエンジンと非常によく統合されており、無関係なシステムの設計を容易にします。アプリケーションコードはエンドポイント構成から完全に解放されたままであり、Kubernetesレベルで構成を宣言することにより、イベントを公開およびサブスクライブできます。これは、複雑なマイクロサービスアプリケーションにとって大きな利点です。

Knativeはどのように機能しますか？

Knativeが提供 KNのKubernetesとCRDの演算子を使用してAPIを。それらを使用すると、コマンドラインを使用してアプリケーションを展開できます。バックグラウンドで、Knativeは、Kubernetesがアプリケーションを実行するために必要なすべてのもの（デプロイメント、サービス、インバウンドデータなど）を、心配することなく作成します。



Knativeがすぐにポッドを作成するわけではないことに注意してください。代わりに、アプリケーションに仮想エンドポイントを提供し、それらをリッスンします。リクエストがこれらのエンドポイントにヒットすると、Knativeは必要なポッドを実行します。これにより、アプリケーションを最初から必要な数のインスタンスに拡張できます。







Knativeは、独自のドメインを使用してアプリケーションエンドポイントを次の形式で提供します [アプリ名]。[名前空間]。[カスタムドメイン]。



これは、アプリケーションを一意に識別するのに役立ちます。Kubernetesがサービスを処理する方法と似ていますが、Istio入力ゲートウェイを指す独自のドメインAレコードを作成する必要があります。Istioは、クラスターを通過するすべてのトラフィックをバックグラウンドで管理します。



Knativeは、Kubernetes、Istio、Prometheus、Grafanaなどの多くのCNCFとオープンソース製品、およびKafkaやGoogle Pub / Subなどのイベントストリーミングエンジンを統合したものです。

Knativeのインストール

Knativeは合理的なモジュラー構造を備えており、必要なコンポーネントのみをインストールできます。 Knativeは、イベント、サービス、および監視コンポーネントを提供します。カスタムCRDを使用してインストールできます。



Knativeには、すべてのコンポーネントに外部の依存関係と要件があります。たとえば、サービスコンポーネントをインストールする場合は、IstioとDNSアドオンもインストールする必要があります。



Knativeのインストールはかなり複雑で、別の記事に値します。ただし、デモンストレーションのために、サービスコンポーネントをインストールすることから始めましょう。



これを行うには、動作するKubernetesクラスターが必要です。



ServiceCRDとサービングコアコンポーネントをインストールします。

kubectl apply -f https://github.com/knative/serving/releases/download/v0.17.0/serving-crds.yaml
kubectl apply -f https://github.com/knative/serving/releases/download/v0.17.0/serving-core.yaml
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
    

Istio forKnativeをインストールします。

curl -L https://istio.io/downloadIstio | ISTIO_VERSION=1.7.0 sh - && 

cd istio-1.7.0 && export PATH=$PWD/bin:$PATH

istioctl install --set profile=demo

kubectl label namespace knative-serving istio-injection=enabled
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
    

Kubernetesが外部IPアドレスをIstioIngressゲートウェイに割り当てているかどうかを確認して、Istioの準備が整うのを待ちます。

kubectl -n istio-system get service istio-ingressgateway
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
    

独自のドメインを定義し、Istio入力ゲートウェイのIPアドレスを指すようにDNSを構成します。

kubectl patch configmap/config-domain --namespace knative-serving --type merge  -p "{\"data\":{\"$(kubectl -n istio-system get service istio-ingressgateway -o jsonpath='{.status.loadBalancer.ingress[0].ip}').xip.io\":\"\"}}"

kubectl apply -f https://github.com/knative/net-istio/releases/download/v0.17.0/release.yaml

kubectl apply -f https://github.com/knative/serving/releases/download/v0.17.0/serving-default-domain.yaml
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
    

IstioHPAアドオンをインストールします。

kubectl apply -f https://github.com/knative/serving/releases/download/v0.17.0/serving-hpa.yaml
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
    

KnativeCLIのインストール

KnativeCLIのインストールは簡単です。Knative CLIバイナリの最新バージョンをbinフォルダーにダウンロードするか、適切なパスを指定する必要があります。

sudo wget https://storage.googleapis.com/knative-nightly/client/latest/kn-linux-amd64 -O /usr/local/bin/kn

sudo chmod +x /usr/local/bin/kn

kn version
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
    

Hello、World！アプリケーションの起動

それでは、最初の「Hello、World！」を実行してみましょう。Knativeを使用して展開するのがいかに簡単かを確認するアプリ。



Hello、World！サンプルアプリケーションを使用してみましょう デモのためにGoで。これは、Hello $ TARGETを返す単純な RESTAPIです。ここで、 $ TARGETは、コンテナーに設定できる環境変数です。



次のコマンドを実行して開始します。

$ kn service create helloworld-go --image gcr.io/knative-samples/helloworld-go --env TARGET="World" --annotation autoscaling.knative.dev/target=10
Creating service 'helloworld-go' in namespace 'default':
0.171s Configuration "helloworld-go" is waiting for a Revision to become ready.
  6.260s ...
  6.324s Ingress has not yet been reconciled.
  6.496s Waiting for load balancer to be ready
  6.637s Ready to serve.
Service 'helloworld-go' created to latest revision 'helloworld-go-zglmv-1' is available at URL:
http://helloworld-go.default.34.71.125.175.xip.io
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
    

kubectl get pod
No resources found in default namespace.
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
    

helloworldサービスを 開始しましょう。

$ curl http://helloworld-go.default.34.71.125.175.xip.io
Hello World!
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
    

そしてしばらくすると答えが返ってきます。ポッドを見てみましょう。

$ kubectl get pod
NAME                                               READY   STATUS    RESTARTS   AGE
helloworld-go-zglmv-1-deployment-6d4b7fb4f-ctz86   2/2     Running   0          50s
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
    

ご覧のとおり、Knativeはバックグラウンドで1回の移動で展開されます。文字通りゼロからスケーリングしたことがわかりました。



少し時間をとると、ポッドが完成し始めていることがわかります。何が起こっているのか見てみましょう。

$ kubectl get pod -w
NAME                                               READY   STATUS    RESTARTS   AGE
helloworld-go-zglmv-1-deployment-6d4b7fb4f-d9ks6   2/2     Running   0          7s
helloworld-go-zglmv-1-deployment-6d4b7fb4f-d9ks6   2/2     Terminating   0          67s
helloworld-go-zglmv-1-deployment-6d4b7fb4f-d9ks6   1/2     Terminating   0          87s
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
    

上記の例は、Knativeが要件に従ってポッドを管理することを示しています。Knativeはそれを処理するためのワークロードを作成するため、最初の要求は遅くなりますが、後続の要求はより速く実行されます。要件に応じて、またはSLAが厳しい場合は、ポッドのスローダウン時間を微調整できます。



もう少し進んでみましょう。注釈を見ると、処理中の各注釈は10個の同時要求に制限されています。では、その上に関数をロードするとどうなるでしょうか。今調べてみましょう！ hey



ユーティリティを使用し てアプリケーションをロードします。次のコマンドは、30秒以内に50の同時要求をエンドポイントに送信します。

$ hey -z 30s -c 50 http://helloworld-go.default.34.121.106.103.xip.io
  Average:      0.1222 secs
  Requests/sec: 408.3187
Total data:   159822 bytes
  Size/request: 13 bytes
Response time histogram:
  0.103 [1]     |
  0.444 [12243] |■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■
  0.785 [0]     |
  1.126 [0]     |
  1.467 [0]     |
  1.807 [0]     |
  2.148 [0]     |
  2.489 [0]     |
  2.830 [0]     |
  3.171 [0]     |
  3.512 [50]    |
Latency distribution:
  10% in 0.1042 secs
  25% in 0.1048 secs
  50% in 0.1057 secs
  75% in 0.1077 secs
  90% in 0.1121 secs
  95% in 0.1192 secs
  99% in 0.1826 secs
Details (average, fastest, slowest):
  DNS+dialup:   0.0010 secs, 0.1034 secs, 3.5115 secs
  DNS-lookup:   0.0006 secs, 0.0000 secs, 0.1365 secs
  req write:    0.0000 secs, 0.0000 secs, 0.0062 secs
  resp wait:    0.1211 secs, 0.1033 secs, 3.2698 secs
  resp read:    0.0001 secs, 0.0000 secs, 0.0032 secs
Status code distribution:
  [200] 12294 responses
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
    

それでは、ポッドを見てみましょう。

$ kubectl get pod
NAME                                                READY   STATUS    RESTARTS   AGE
helloworld-go-thmmb-1-deployment-77976785f5-6cthr   2/2     Running   0          59s
helloworld-go-thmmb-1-deployment-77976785f5-7dckg   2/2     Running   0          59s
helloworld-go-thmmb-1-deployment-77976785f5-fdvjn   0/2     Pending   0          57s
helloworld-go-thmmb-1-deployment-77976785f5-gt55v   0/2     Pending   0          58s
helloworld-go-thmmb-1-deployment-77976785f5-rwwcv   2/2     Running   0          59s
helloworld-go-thmmb-1-deployment-77976785f5-tbrr7   2/2     Running   0          58s
helloworld-go-thmmb-1-deployment-77976785f5-vtnz4   0/2     Pending   0          58s
helloworld-go-thmmb-1-deployment-77976785f5-w8pn6   2/2     Running   0          59s
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
    

ご覧のとおり、Knativeは、関数の負荷が増加するとポッドをスケーリングし、負荷がなくなるとポッドの速度を低下させます。

結論

Knativeは、サーバーレスアーキテクチャの最高の機能とKubernetesの機能を組み合わせたものです。FaaSを実装する標準的な方法に徐々に移行しています。KnativeはCNCFの一部であり、ますます技術的な関心を集めているため、クラウドプロバイダーがサーバーレス製品にKnativeを採用していることにすぐに気付くかもしれません。



私の記事を読んでくれてありがとう！楽しんでいただけたでしょうか。