面向初學者的 Knative Serverless 框架快速指南

無服務器框架在過去幾年中很受歡迎，並且已經見證了開發人員越來越多的採用。

儘管如此，基於容器的應用程序已經很流行，Kubernetes 在企業中也是如此。

毫無疑問，Kubernetes 是一個具有巨大潛力的偉大工具。 它的生態系統也在隨著各種新工具和最新技術的發展而發展，例如 Knative，它有能力讓 Kubernetes 變得更好。

引入 Knative 是為了克服導致失敗的情況，並為雲平台和雲原生編排建立核心標準。

換句話說，與其他基於雲的無服務器部署相比，Knative 無服務器框架可以更好地滿足公司的需求。

在本指南中，我將討論 Knative、它的好處、用例、安裝過程、工作過程等。

開始了！

什麼是 Knative？

Knative 是一個基於 Kubernetes 的無服務器框架，最初由 Google 開發。 它根據公司的要求加載和運行無服務器功能，從而最大限度地減少浪費。 這是一個開源項目，可添加組件以在 Kubernetes 上部署、運行和管理無服務器應用程序。

Knative 無服務器框架的主要目的是管理跨平台編排的標準。 這是通過集成容器創建、自動縮放、事件模型和工作負載管理的功能來實現的。

此前，除了 Knative 之外，還有多種開源解決方案。 每個解決方案都有其部署方式，由於缺乏標準化實踐，這可能導致市場分散。 這意味著如果您需要特定的系統功能，則必須選擇特定的提供商。

然而，移民問題開始出現。 並且為了避免此類問題，引入了 Knative serverless 框架。 因此，如果您難以合併任何任務，Knative 可以在基於 Kubernetes 的管道中有效地完成它。

Knative 包含三個部分：

• Knative Build：它構建容器鏡像並從源代碼中獲取它們。
• Knative Serving：它使用 Istio 和 Kubernetes 通過分配的基礎設施資源連接和部署這些容器鏡像。
• Knative Eventing：它允許用戶定義事件觸發器，並讓用戶將事件觸發器與容器化函數相關聯。

每當 Knative 識別到一個事件時，它都會定義相關的進程以按需運行它。 使用 Knative，無需為工作分配容器節點、集群和 Pod，因為 Knative 僅在給定進程運行時提交託管資源。 通過這種方式，Knative 平衡了無服務器和容器的優勢。

Knative 核心理念

讓我們討論 Knative Serverless Framework 的主要概念以及它們與 Knative 原語的關係。

建造

Knative-building 有助於利用和擴展現有 Kubernetes 的原語，允許您從源頭運行容器構建。 它啟用來自依賴項和存儲庫的源代碼，構建容器映像並註冊它們。

活動

該事件可幫助您在鬆散耦合的事件消費者和生產者之間創建更好的通信，以構建事件驅動的架構。 Knative 將這些事件放在一個隊列中，需要在沒有開發人員腳本的情況下自動執行。

稍後，這些事件被傳遞到容器。 然後它將提要發送給事件生產者以執行任務。 這將減少開發人員為建立連接創建代碼的工作量。

功能

函數是一個獨立的部署單元和一個 Knative 服務服務，就像一個微服務。 它的代碼是為執行單個任務而編寫的，例如：

• 處理數據庫中的文件
• 將用戶保存到數據庫
• 執行預定的工作

Knative serverless 框架旨在讓您有效地開發和部署功能並管理它們。

插件

使用插件輕鬆擴展或覆蓋 Knative 無服務器框架的功能。 每個serverless.yml文件都包含一個包含各種插件的插件屬性。

資源

資源是您的函數使用的 Knative 無服務器基礎架構組件，包括：

• AWS SQS 事件源
• 計劃任務（每 5 分鐘、10 分鐘等運行一次）
• Kafka 事件源

和更多。

服務

服務就像一個項目。 因此，服務是 Knative 無服務器框架的組織單位。 儘管您可以為一個應用程序提供許多服務，但您可以將服務視為一個項目文件。

您可以在其中定義函數、事件和資源，所有這些都在一個名為serverless.yml 、 serverless.json或serverless.js的文件中。 當您使用無服務器框架部署服務時，文件中的所有內容都會立即部署。

服務

Knative-serving 內置在 Istio 和 Kubernetes 中，支持應用程序部署。 它支持快速開發無服務器容器、網絡編程和 Istio 組件的自動擴展。 Knative-serving 將容器視為一種可擴展的服務，範圍可以從一個實例到多個容器實例。

Knative 的特點

讓我們討論一下 Knative serverless 框架的一些特性：

• Knative 是一個基於 Kubernetes 的無服務器框架，可讓您將服務部署到 Kubernetes。
• 它可以輕鬆地將 Knative 與支持的環境集成
• 開發者可以直接借助 Knative 使用 Kubernetes API 來部署 serverless 服務
• 它使用戶能夠借助 Knative 的事件系統觸發無服務器服務

Knative 是如何工作的？

Knative serverless 框架作為事件導向部分，連接 Istio 和 Kubernetes。 Kubernetes 充當微服務和容器的編排器。 另一方面，Istio 是一種開源網格技術，它將各種組件組合在一起以與用戶和他們自己進行交互。

Knative 為用戶提供了多個有針對性的組件來執行基本的日常工作。 這些組件在各種應用中反複使用。 開發人員可以使用任何編程語言。 因此，您不需要特定的語言知識，因為 Knative 僅識別容器圖像。

Knative 無服務器框架的三個組件是其運作的關鍵。

構建新容器

構建組件負責構建新容器。 它可以將源代碼轉換為容器。 可以配置 Knative 以滿足特定業務的需求。

首先，Knative 從 Github 等庫中拉取源代碼。 然後，添加底層依賴項，以便代碼有效運行。 然後構建容器鏡像並將其放入 Kubernetes 平台可以訪問的文件中。

該容器可供使用 Kubernetes 和 Knative 的開發人員使用。 因此，只要知道代碼的來源，就可以構建容器。

服務或運行平台

服務組件負責平台的運行。 它涉及：

• 配置：配置在管理服務的多個版本時是確定的。 每次部署容器的新功能時，Knative 都會保存現有版本並創建一個具有最新更改和功能的新版本。 此外，Knative 定義了服務的狀態。
• 自動縮放：為了更好地工作無服務器容器，您必須能夠向上或向下自動縮放容器。 如果需要，Knative 可以自動將服務擴展到許多。
• 智能服務路由：是Knative工作機制的重要組成部分。 它允許開發人員將流量和流量引導到不同的現有微服務版本。 在引入新特性和藍綠部署策略的同時，可以使用智能業務路由。

它允許您將一小部分用戶暴露給最近的測試和版本，並逐漸將大量流量路由到新版本。

事件定義函數

Knative 的事件組件負責描述 Knative 的功能。 它允許根據事件定義容器的運行。 不同的事件觸發容器的特定功能。

開發人員可以定義事件觸發器和相關的容器，讓 Knative 完成它的工作。 Knative 處理事件列表和事件的傳遞。

Knative 的好處

Knative 提供路由管理、分階段發布、服務連接等服務。 它擁有一個龐大的社區。 讓我們討論一下 Knative 如何影響公司採用這項技術。

• 與其他解決方案不同的是，Knative 有標準事件，並且兼容 FaaS 解決方案。 它提供了一個 CloudEvent 標準框架，有助於設計無服務器架構。
• 雖然 Knative 不是 PaaS，但它允許您使用無服務器編排平台創建無服務器 PaaS。
• Knative 擁有成熟成熟的無服務器設計。
• 它支持跨平台，並為您提供雲提供商之間的通用標準，以消除將供應商與特定解決方案綁定的機會。

• Knative 提供了一個靈活的框架。
• 它支持按比例分階段發布。
• 您可以在容器化環境中體驗無服務器生態系統。
• Knative 消除了管理和工具的可靠性。
• 您可以通過實施 Kubernetes 快速遷移到與 Knative 集成的其他雲提供商。
• 它提供了一個請求驅動的計算模型。
• 它允許您將工作流作為服務進行管理。
• 使用 Knative，您可以處理 IoT 數據、運行可訪問性檢查並驗證安全組的配置。
• 它允許開發人員專注於編碼並讓他們快速創建迭代代碼。
• 它確保開發人員將合併新版本。
• Knative 的基於事件的模型有助於實現設計，包括訂閱、連接到外部系統和註冊。

Knative 的挑戰（以及一些解決方案）

效率挑戰

支持適當應用程序的 Knative 框架以最低成本提供更好的性能。 但是，應用程序的不當組合可能會導致更高的成本和未充分利用的容器資源。 這可能會導致應用程序性能不佳，這是 Knative 無服務器部署的最大挑戰。

因此，大小不合適的資源池或錯誤的應用程序可能會破壞 Knative 的許多優勢。

您可以通過執行測試來驗證資源數量和 Knative 上的應用程序組合來克服這一挑戰。 通過調整每個事件的平均負載和最大負載來衡量事件負載，並估計資源的總消耗。 對多個應用程序重複此操作以創建和運行試驗配置以驗證估計值。

功能挑戰

Knative 的功能挑戰可能是：

• Knative 依賴於適合無狀態模型的函數。 這意味著沒有數據存儲在組件本身中。 功能的開發不是一個困難的階段，但它需要稍微改變方法，這意味著一個錯誤可能會破壞軟件的性能。
• 業務數據由多個步驟事務組成，無狀態函數跨所有步驟維護上下文。 Knative 沒有公共云無服務器工具可以做到的那種能力。

定期監控和修復問題可以幫助您保持良好的表現。

運營挑戰

與公共雲中的無服務器產品相比，Knative 存在運營挑戰。 管理員不使用公共雲控制底層服務器。 但是，他們需要管理服務器以及 Kubernetes、容器、Knative 和 Istio 本身。

對於已經致力於 Kubernetes 和容器的公司，Knative 最大限度地擴展了運營和開發的複雜性。 那些致力於服務網格和微服務的人會發現 Knative 是一個自然的擴展。

Knative 的用例

對於會產生可變數量的事件保持在或超過規定時間限制的應用程序，Knative 最適合它們。 Knative serverless 框架的具體用例包括：

• 網站測試和驗證
• 應用監控
• 物聯網
• 網絡監控
• 移動應用前端流程
• 敏捷和 DevOps 生命週期
• 新功能推出
• 精簡 Kubernetes

事件導向是必不可少的。 如果 IT 團隊無法將應用程序想像為一系列事件而不是事務，那麼出於功能和效率的原因，Knative 可能不是一個好的選擇。

Knative 的先決條件和安裝

正如我們在上面的部分中看到的，Knative 是一組組件，例如在服務網格和工作負載編排集群上運行的事件和服務。 為了簡單的操作，我們需要安裝一些命令行實用程序。 因此，我們需要一些依賴項來確保我們可以繼續安裝。

先決條件

安裝 Kubernetes 有多種選擇。 Docker Desktop 可以實現一個簡單的 Kubernetes 集群，服務於各種目的。 簡單的方法是在 Docker 中使用 Kubernetes 來運行 Kubernetes 集群以及 Docker 容器節點。 使用集群的便捷方式是使用 Knative 命令行工具。

Knative CLI 提供了一個簡單快捷的界面來創建其資源。 它有助於完成複雜的任務，例如流量拆分和自動縮放。 方便的方法是從 GitHub 頁面下載兼容的二進製文件。

安裝

一旦我們具備所有先決條件，我們就可以繼續安裝組件。 對於開發環境，有一個快速入門插件。 該插件有助於使用 Knative 客戶端安裝本地 Knative 集群。 您可以從官方發布頁面下載快速入門插件。

結論：Knative 的未來

Knative 通過提供應用程序的自動擴展取代了無服務器計算。 它對互操作性和模塊化系統產生了重大影響。

未來，Knative 有望彌補目前的不足，成為運行 serverless 架構最高效的技術之一。

通過查看 Knative 技術相對於無服務器替代方案的優勢，Knative 技術對開發人員的影響更大。 Knative 將通過取代構建和維護 Kubernetes 擴展的需要來幫助您節省大量時間。 開發人員對 Knative 技術非常滿意，因為它易於使用，是無服務器解決方案的絕佳替代品。

因此，如果您想在您的雲工作流程中最大限度地發揮 Kubernetes 環境的力量，請採用 Knative 技術並親自見證其優勢。