Knative 無伺服器框架詳解
無伺服器架構近年來備受歡迎，開發者們的採用率也日益增長。與此同時，基於容器的應用程式和 Kubernetes 在企業中也廣泛應用。
毫無疑問，Kubernetes 是一個潛力巨大的強大工具。其生態系統也在不斷發展，湧現出各種新工具和尖端技術，例如 Knative，它能夠進一步提升 Kubernetes 的功能。
Knative 的引入旨在解決現有問題，並為雲平台和雲原生編排建立核心標準。換句話說，相較於其他基於雲的無伺服器部署，Knative 無伺服器框架可以更好地滿足企業的需求。
在本指南中，我將深入探討 Knative，包括其優勢、應用場景、安裝流程和工作原理等。
讓我們開始吧！
什麼是 Knative？
Knative 是一個構建於 Kubernetes 之上的無伺服器框架，最初由 Google 開發。它可以根據企業的需求動態加載和運行無伺服器功能，最大限度地減少資源浪費。作為一個開源項目，Knative 提供各種組件，用於在 Kubernetes 上部署、運行和管理無伺服器應用程式。
Knative 無伺服器框架的主要目標是管理跨平台編排的標準。這通過整合容器創建、自動擴展、事件模型和工作負載管理等功能來實現。
在 Knative 之前，市場上存在多種開源解決方案。然而，每種解決方案都有其獨特的部署方式，由於缺乏標準化實踐，導致市場呈現分散狀態。這意味著，如果您需要特定的系統功能，則必須選擇特定的供應商。
隨之而來的，遷移問題開始顯現。為了解決這些問題，Knative 無伺服器框架應運而生。因此，如果您的任務整合遇到困難，Knative 可以有效地在基於 Kubernetes 的管道中完成任務。
Knative 包含三個主要組成部分：
- Knative Build：負責構建容器映像並從原始碼中提取它們。
- Knative Serving：利用 Istio 和 Kubernetes，透過分配的基礎設施資源來連接和部署這些容器映像。
- Knative Eventing：允許用戶定義事件觸發器，並將事件觸發器與容器化的函數關聯起來。
每當 Knative 識別到事件時，它都會定義相關的進程，並按需運行。使用 Knative，無需事先為工作分配容器節點、叢集和 Pod，因為 Knative 僅在給定進程運行時才提交託管資源。透過這種方式，Knative 平衡了無伺服器和容器的優勢。
Knative 的核心概念
現在，讓我們深入探討 Knative 無伺服器框架的主要概念，以及它們與 Knative 原語之間的關係。
構建 (Build)
Knative 的構建功能有助於利用和擴展現有的 Kubernetes 原語，使您可以從原始碼執行容器構建。它可以從依賴項和儲存庫中提取原始碼，構建容器映像並註冊它們。
事件 (Event)
事件功能有助於在鬆散耦合的事件消費者和生產者之間建立更有效的溝通，以建構事件驅動架構。 Knative 將這些事件放入佇列中，需要在沒有開發人員腳本的情況下自動執行。
隨後，這些事件會被傳遞給容器。然後，它會將回饋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而編寫程式碼的工作量。
函數 (Function)
函數是一個獨立的部署單元，也是一個 Knative 服務，類似於微服務。其程式碼是為了執行單一任務而編寫的，例如：
- 處理資料庫中的檔案
- 將用戶資料保存到資料庫
- 執行排定的工作
Knative 無伺服器框架旨在讓您高效地開發、部署和管理這些函數。
外掛程式 (Plugin)
透過使用外掛程式，可以輕鬆擴展或覆蓋 Knative 無伺服器框架的功能。每個 serverless.yml 檔案都包含一個 plugins 屬性，其中包含了各種外掛程式。
資源 (Resource)
資源是您的函數所使用的 Knative 無伺服器基礎架構組件，包括：
- AWS SQS 事件來源
- 排程任務（例如，每 5 分鐘、10 分鐘執行一次）
- Kafka 事件來源
以及更多資源。
服務 (Service)
服務就像一個專案。因此，服務是 Knative 無伺服器框架的組織單元。儘管您可以為一個應用程式提供多項服務，但您可以將服務視為一個專案檔案。
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 的檔案中。當您使用無伺服器框架部署服務時，檔案中的所有內容都會立即部署。
伺服 (Serving)
Knative Serving 建構於 Istio 和 Kubernetes 之上，支援應用程式的部署。它支援快速開發無伺服器容器、網路編程和 Istio 組件的自動擴展。 Knative Serving 將容器視為一種可擴展的服務，其範圍可以從單一實例到多個容器實例。
Knative 的特點
讓我們來探討 Knative 無伺服器框架的一些主要特點：
- Knative 是一個基於 Kubernetes 的無伺服器框架，允許您將服務部署到 Kubernetes。
- 它可以輕鬆地與支援的環境整合。
- 開發人員可以直接藉助 Knative 使用 Kubernetes API 來部署無伺服器服務。
- 它使用戶能夠借助 Knative 的事件系統觸發無伺服器服務。
Knative 的工作原理
Knative 無伺服器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，以便與使用者和組件之間進行互動。
Knative 為使用者提供了多個有針對性的組件，以執行基本的日常工作。這些組件在各種應用程式中反覆使用。開發人員可以使用任何程式設計語言。因此，您無需具備特定的語言知識，因為 Knative 僅識別容器映像。
Knative 無伺服器框架的三個組成部分是其運作的關鍵：
構建新容器
構建組件負責構建新容器。它可以將原始碼轉換為容器。可以配置 Knative 以滿足特定業務的需求。
首先，Knative 從 Github 等儲存庫中提取原始碼。然後，添加底層依賴項，以便程式碼有效運行。然後構建容器映像，並將其放入 Kubernetes 平台可以存取的位置。
該容器可供使用 Kubernetes 和 Knative 的開發人員使用。因此，只要知道程式碼的來源，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。它涉及以下方面：
- 配置：配置在管理服務的多個版本時至關重要。每次部署容器的新功能時，Knative 都會保存現有版本，並建立一個具有最新變更和功能的新版本。此外，Knative 還定義了服務的狀態。
- 自動擴展：為了更好地工作無伺服器容器，您必須能夠向上或向下自動擴展容器。如果需要，Knative 可以自動將服務擴展到多個。
- 智慧服務路由：是 Knative 工作機制的重要組成部分。它允許開發人員將流量導向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，可以使用智慧業務路由。
它允許您將一小部分使用者暴露給最近的測試版本，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。不同的事件會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 的優勢
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群。讓我們來探討一下 Knative 如何影響企業採用這項技術：
- 與其他解決方案不同的是，Knative 具有標準事件，並且與 FaaS 解決方案相容。它提供了一個 CloudEvent 標準框架，有助於設計無伺服器架構。
- 雖然 Knative 不是 PaaS，但它允許您使用無伺服器編排平台建立無伺服器 PaaS。
- Knative 擁有成熟完善的無伺服器設計。
- 它支援跨平台，並為您提供雲端供應商之間的通用標準，以消除將供應商與特定解決方案綁定的可能性。
- Knative 提供了一個靈活的框架。
- 它支援按比例分階段發布。
- 您可以在容器化環境中體驗無伺服器生態系統。
- Knative 消除了管理和工具的可靠性問題。
- 您可以透過實施 Kubernetes 快速遷移到與 Knative 集成的其他雲端供應商。
- 它提供了一個請求驅動的計算模型。
- 它允許您將工作流程作為服務進行管理。
- 使用 Knative，您可以處理物聯網數據、運行可存取性檢查並驗證安全群組的配置。
- 它讓開發人員可以專注於編寫程式碼，並讓他們快速建立迭代程式碼。
- 它確保開發人員可以整合新版本。
- 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
支援適當應用程式的 Knative 框架以最低成本提供更好的性能。但是，應用程式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式效能不佳，這是 Knative 無伺服器部署的最大挑戰。
因此，大小不適當的資源池或錯誤的應用程式可能會破壞 Knative 的許多優勢。
您可以透過執行測試來驗證資源數量和 Knative 上的應用程式組合，從而克服這一挑戰。透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。對多個應用程式重複此操作，以建立和執行試驗配置，進而驗證估計值。
功能挑戰
Knative 的功能挑戰可能包括：
- Knative 依賴於適合無狀態模型的函數。這表示沒有資料儲存在元件本身中。功能的開發並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體的性能。
- 業務資料由多個步驟交易組成，無狀態函數會在所有步驟中維護上下文。Knative 沒有公有雲無伺服器工具所能提供的這種能力。
定期監控和修復問題可以幫助您保持良好的表現。
營運挑戰
與公有雲中的無伺服器產品相比，Knative 存在營運挑戰。管理員不使用公有雲來控制底層伺服器。但是，他們需要管理伺服器以及 Kubernetes、容器、Knative 和 Istio 本身。
對於已經致力於 Kubernetes 和容器的企業，Knative 最大限度地擴展了營運和開發的複雜性。那些致力於服務網格和微服務的企業，會發現 Knative 是一種自然的擴展。
Knative 的應用場景
對於會產生可變數量事件並保持在或超過規定時間限制的應用程式，Knative 最適合它們。Knative 無伺服器框架的具體應用場景包括：
事件導向是至關重要的。如果 IT 團隊無法將應用程式想像為一系列事件而不是交易，那麼出於功能和效率的考量，Knative 可能不是一個好的選擇。
Knative 的先決條件和安裝
正如我們在上面的章節中所看到的，Knative 是一組組件，例如在服務網格和工作負載編排叢集上運行的事件和服務。為了簡化的操作，我們需要安裝一些命令列實用工具。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 叢集，服務於各種目的。簡單的方法是在 Docker 中使用 Kubernetes 來運行 Kubernetes 叢集以及 Docker 容器節點。使用叢集的便捷方式是使用 Knative 命令列工具。
Knative CLI 提供了一個簡單快速的介面來建立其資源。它有助於完成複雜的任務，例如流量拆分和自動擴展。方便的方法是從 GitHub 頁面下載相容的二進位檔案。
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，有一個快速入門外掛程式。該外掛程式有助於使用 Knative 用戶端安裝本地 Knative 叢集。您可以從官方發布頁面下載快速入門外掛程式。
結論：Knative 的未來
Knative 透過提供應用程式的自動擴展，取代了無伺服器計算。它對互通性和模組化系統產生了重大影響。
未來，Knative 有望彌補目前的不足，成為運行無伺服器架構最有效率的技術之一。
透過查看 Knative 技術相對於無伺服器替代方案的優勢，Knative 技術對開發人員的影響更大。Knative 將透過取代建立和維護 Kubernetes 擴展的需求，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，是無伺服器解決方案的絕佳替代品。
因此，如果您想在雲端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。