阿里业务研发平台的新利器——GAIA横空出世-阿里云开发者社区

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阿里业务研发平台的新利器——GAIA横空出世

简介: GAIA横空出世的分析

作为程序员的你是否经常面临如下对话场景


产品经理:“这个需求非常紧急,只改动一点点,加个字段透出来,须在**前上线”。

我们的回答:

1、“我正在升级一个三方依赖包/中间件,这个发布还要一段时间,还要等这个发布完稳定一段时间后再说”

2、“这个修改,需要拉分支修改,然后要编译、打包、部署,再测试验证,研发交付过程就需要1小时起”

3、......


这里面有两个问题 :

一是:“应用”承载多业务服务,并与基础设施依赖紧密耦合,“应用”负重前行。

二是:应用的编译打包与部署分别是程序员的尿点、烟点,业务交付流程成本高。

▐ 分析思考

  • 为解决业务耦合和扩展性问题,我们有了微服务;微服务由应用去承载,多个服务/同领域服务在一个应用里面,导致应用切分粒度与灵活性一直是挑战,典型的场景是会再进行服务分组,自然也会有大量的应用拆分的情况,同时应用里面包含了各种三方依赖/ 中间件,这些自然与应用强耦合;
  • 为解决微服务部署问题,我们有了容器化部署方案。基于容器的部署解决方案,里面除了应用也承载 metric、logagent 等大量非业务的组件,并与业务缺乏隔离性;

我们的现状是富容器+富应用,是否有新的机制,可以实现业务和基础设施隔离解耦。

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  • 云计算以及 IaaS、PaaS、CaaS 等理念得到普及,硬件网络等基础设施下沉到通用平台,不断降低业务落地技术门槛。从上图可见,从 IaaS 到 PaaS ,业务需要关注的内容不断的在减少,但“应用”仍是一个非常庞大的载体,如何让业务更专注于业务逻辑自身, FaaS 是最优选项
  • 在微服务和容器化的背景下,为解决业务与服务化基础能力耦合问题,产生了 service mesh ;FaaS 与 mesh 的结合,刚好优雅的解决业务与基础设施的耦合问题
  • 业务交付过程,是不断的代码提交、编译、打包、部署的过程,研发人员需要清晰知道并机械的完整参与整个过程,既然如此能否实现代码修改即交付,把代码提交、编译、打包、部署乃至自动化验证对开发交付过程透明呢?

▐ 我们的答案

  • 轻量级function容器 + 基础设施容器下沉隔离解耦(Composite Containers)
  • 所见即所得(What You See Is What You Get ),function版本化交付运行。

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这张典型的分层图,通过技术的不断的标准化,降低开发复杂性,提高业务研发运营效率,是技术演进的核心价值体现;当下云原生概念火热, K8s 、 service mesh 等技术不断的将业务依赖的基础设施下沉隔离,技术理念的认知也得到更新,此时正是 FaaS 技术新的机遇, GAIA 正是基于这样的背景产生,我们做的 2 件事情,即定义面向 function 的容器规范,定义面向 function 的研发过程。

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▐ GAIA 容器架构

  • 基于 Composite Containers ,实现轻量级 function 容器,基础设施容器下沉隔离解耦。
  • 通过 function 粒度,很容易解决原来基于应用拆分粒度问题,但如何与基础设施进一步解耦呢?我们看当前的一些具体问题。

富容器化:

  • 容器内存在多个进程,应用服务 Java/nodejs/... 、 nginx 、 logagent 、sunfire...
  • 进程资源存在竞争缺乏隔离,发生过很多非应用服务进程大量消耗 cpu 、内存,影响整个业务服务可靠性的案例。
  • 进程缺乏统一生命周期管控,每个进程都要自我保障,典型的如 nginx 跪了, Java 进程还在,对应用而言其实整个容器已经终止服务;或者日志采集的服务已经停止了,造成了数据监控的丢失。这些进程是组合构建一个服务能力。
  • 从设计模式而言,容器的职责要单一,但当前一个容器承载太多。
  • 各种能力都在同一容器内,数据链路以及关系不清晰。

富应用化:

  • 中间件与领域服务对应用的侵入,有多少依赖的升级需求需要业务研发响应。

单容器面对这些问题已经力不从心,不是仅 docker、rkt 等容器可以解决;而多个容器直接一起,又涉及跨容器大量的通讯协作与资源编排调度等问题,这时候 linux 提供的 namespace 和 cgroups 能力就发挥其灵活组合的威力,常规理解一个容器与 namespace 和 cgroups 一一对应,更进一步把 namespace 和 cgroups 与多个进程结合起来,即同一个 namespace 下,共享主机名、 PID 、文件系统、网络接口,但不同的进程通过 cgroups 隔离资源,把相关联的几个进程通过这种形式组织起来,即实现逻辑上一个单节点多容器组合,但不同的进程间又具备隔离性, K8s 的 pod 即支持按 Composite Containers 实现。基于容器的分布式系统设计模式里面,对单节点多容器的模式,包括 sidecar 、 ambassador 、 adapter 三种,可分别处理不同的应用场景。

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对应前面的问题,基于 K8s 的 pod 能力,我们看 GAIA 的容器架构实现。

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  • 每个容器的职责单一,一个容器只解决一件事情,应用的容器专门处理应用逻辑,运维监控的容器专职处理
  • 隔离天然具备,分不同进程容器级别的cgroups隔离,对不同的容器细粒度控制 cpu 、内存、 IO 等资源
  • 统一基于容器级别的生命周期的探测和管理
  • 基于 pod 多容器的能力,基础服务这些中间件都可以下沉隔离,即 service mesh 的核心理念,服务注册发现、限流、熔断、超时等等基础能力可实现业务解耦
  • 整个容器的架构清晰化,底层为监控、日志模块,上层为业务容器,每块能力定义自己的数据链路

对比基于 JVM 的 FaaS 容器,核心差异是业务与基础设施仍在应用和容器里面耦合在一起,同时容器的隔离性与编排能力。

我们看 GAIA 与传统应用架构对比:

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  • 基于 K8s pod 实现,业务逻辑依赖的基础设施完全解耦下沉
  • 业务细粒度隔离性
  • 促进领域服务与应用服务分层
  • 请求链路:去中心化 +RPC vs Sidecar
  • 研发方式:面向大量基础设施依赖 vs 专注 Function / 业务容器

本质关键:

  • 容器级的架构分层
  • 容器级的单一职责
  • 容器级的资源隔离
  • 容器级的统一生命周期

▐ GAIA研发流程

所见即所得( What You See Is What You Get ), function 版本化交付运行。

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业务研发落地过程划分3个阶段,即设计( design :含业务需求分析、技术方案选型、架构设计、详细设计、领域建模等)、实现( code )、交付( delivery ),前两者与业务的复杂性紧密关联,也有很多工程理论在探索,在交付阶段经历的过程基本确定,都会经历代码提交、编译、打包、部署、测试几个阶段,然后从测试环境交付到生产环境,有些公司会有 CI/CD 实践,基于 Function 如何去实现呢?与传统应用的差异如何呢?

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  • 基于 function 的版本化交付运行,我们重新定义了研发过程,并进行领域建模。
  • 基于容器规范的自动化编译打包,修改触发
  • 部署版本化 reversion
  • 关联 trigger ,基于 alias 在不同 reversion 版本之间流量发布实现研发交付阶段对开发透明,所见即所得

▐ GAIA 实战

我们以闲鱼详情为例,从端到端完整业务落地,对比与传统研发方式差异

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传统研发

开发:

  • 创建应用、创建工程脚手架、代码分支管理
  • Aone需求,git分支,idledetail应用研发
  • 应用日常、预发发布

    • mtop Max平台API配置发布
  • 详情android开发
  • 详情iOS开发

发布:

  • 应用创建机器资源、单元化等逻辑
  • Idledetail发布
  • Max API发布
  • API去中心化
  • 金丝雀能力缺乏
  • android端构建发布
  • iOS构建发布

运维:

  • 机器资源伸缩
  • ssh 日志grep
  • 基础设施依赖升级
  • ......

GAIA研发

开发:

  • Fn业务逻辑,日常预发秒生效
  • 详情flutter跨端

发布:

  • 线上发布Fn
  • 旧API流量迁移
  • flutter动态发布

运维:

  • 平台化托管

从两者对比,仅研发阶段,GAIA 的研发过程大幅简化,对提升研发效率有很大价值,我们测算验证全新构建一个应用服务的耗时是达到几小时级别,单纯的修改逻辑落地也是小时起;而 GAIA 可以实现快速开发,日常、预发环境修改秒级生效,实现业务快速迭代。

▐ 总结

  • GAIA基于Composite Containers定义容器规范,实现业务容器轻量化,结合mesh理念确定业务与基础设施新的隔离边界;同时基于function的版本化重新定义了交付流程,实现研发所见即所得,业务交付效率得到突破;当下已经在闲鱼、淘宝业务中落地
  • 理念需要成熟的技术能力与环境支持,FaaS在业界有很多先驱,当下容器、微服务、K8s、service mesh成熟带来了新的机遇
  • 技术不断的标准化,降低业务交付的复杂性,提高业务研发运营效率
  • 极致的研发运维效率,支持业务高速迭代是永远的追求,也是技术演进的业务价值体现
  • GAIA是基于技术环境成熟后新的serverless实践,未来资源与流量一体的弹性伸缩,基础设施透明化,业务研发0运维。

One More Thing

淘宝基础平台部-基础服务团队,欢迎在容器、K8s、serverless、service mesh上感兴趣的同学,一起探索技术、创新突破,为阿里乃至业界创造新价值,简历投递 kobe.sunq@taobao.com

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