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云原生操作系统的核心技术  
20211223|文章来源:-

云原生操作系统需要解决五大核心技术问题:计算,为业务和操作系统各自提供性能高且稳定的环境,相互不会干扰;网络,提供高带宽、高 PPS、低抖动;存储,提供高可用、高性能,支持存算分离架构;调度,实现跨集群多层调度,支持多 IDC、混合云、多云架构;混部,实现不同负载之间资源隔离,保证 QoS 和 SLA。

以网络为例,针对容器网络,提供SR-IOV VF直通方案支持高性能应用,同时提供内核态veth转发方案满足普通场景需求,实现小包处理能力超过250万PPS。在引入Sidecar导致通信更复杂的服务网格(Service Mesh)场景,则基于eBPF、用户协态协议栈加速等技术降低延迟并提升QPS。 调度层面,充分利用Kubernetes virtual-kubelet的设计,先针对空闲资源实现两层资源聚合,再对所有负载实现基于 Label 的统一调度。 混部层面基于Kubernetes实现的调度,即基于Kubernetes Operator扩展,解决原生Kubernetes的静态调度问题,可移植到任意 Kubernetes 集群。当然还要配合CPU、虚拟内存、L3 Cache及网络等多重隔离的优化,解决弱隔离性问题,才能保障在线业务的稳定性。

 

云原生系统软件已贯穿中间件、微服务、大数据

 

运行于云原生操作系统上的负载,完成PaaS中间件、微服务和大数据等领域的实现。 中间件负载,用云原生生态能力实现实例生命周期管理、高可用部署、故障自愈等能力,实现 Redis、Kafka、MySQL、RocketMQ、RabbitMQ、Elasticsearch、ZooKeeper等中间件云原生化,单个PaaS 研发代码量减少50%以上。 大数据负载方面,目前Spark/Flink on Kubernetes支持YARN、 Kubernetes 等多种资源管理平台,基于资源大盘及作业历史,实现错峰调度。网络隔离,则是基于Kubernetes hostNetwork 实现,保证了在线业务QoS。

 

云原生操作系统的最大特点,就是采用开源技术,基于开放标准

汪源表示,作为面向云环境而设计的技术架构,云原生意味着弹性、资源池化,对于中大型企业也意味着混合云/多云环境,更安全、更灵活云原生的实现,一定是统一的操作系统及相适配的基础软件,管理调度所有计算。这个统一的系统,就是Kubernetes。另一方面,当然是基于Kubernetes生态,实现存算分离和强大的存储基础设施,让基础软件都能提供弹性服务。

同时,也积极将自研增强技术开源,反哺云原生及大数据生态:针对服务网格负载开源了Slime,简化了Istio运维;针对大数据负载开源了Kyuubi,是实现融合调度的一项核心技术支撑;存储底层开源了Curve,Curve支持Spark Remote Shuffle Service实现存算分离(进而支撑融合调度)方面也发挥了很大作用;此外,网格加速技术MeshEngine项目也即将开源。

除了以上在进行的开源项目,汪源还透露,未来云原生领域的三大计划:持续扩大存算分离架构的应用范围;持续扩大混部和资源池化,降低集群数量;持续开源。

 

 

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