引言
谈到 Serverless，Kubernetes 是一个无法回避的话题。
在今天的课程中，我们将继续学习如何搭建私有 Serverless 环境。具体来说，我们将基于上一节课本地 K8s 部署的成果来构建 Serverless 基础设施。然后，我们会安装额外的组件来扩展 K8s 集群的能力，最终让本地 K8s 集群能够支持 Serverless。
构建 Serverless 的前提条件
在开始之前，我们先澄清一个在 Serverless 计算（特别是 FaaS）基础课程中提出的问题。有些同学问：“微服务、Service Mesh 和 Serverless 之间是什么关系？”
这些概念经常出现在讨论中，但不必有压力。我在刚开始学习 Serverless 时也被这些概念搞糊涂过。我们先回顾一下微服务。当使用微服务构建 BaaS 时，你可能已经注意到微服务中的许多概念与 Serverless 中的概念非常相似。
简单来说，Service Mesh 是一种微服务网络通信解决方案，它在微服务自身无感知的情况下运行。我们也可以将 Serverless 架构中的网络通信委托给 Service Mesh。通过 Service Mesh，Serverless 组件可以与 K8s 集群紧密协作，最终以 Serverless 的方式支持我们部署的应用程序。让我们来看下面的架构图：
从图中可以清晰地看到，Serverless 的底层基础设施可以构建在 Service Mesh 之上。不过，Service Mesh 只是实现 Serverless 网络通信的解决方案之一。还有其他选择，比如 RSocket、gRPC 和 Dubbo。我选择 Service Mesh 是因为这个方案可以基于 K8s 组件，并且提供可视化工具来帮助我们理解 Serverless 的运行机制，例如如何实现零启动时间以及控制流量进行灰度发布。如果你想动手实践，Service Mesh 无疑是不二之选。
Serverless 基础设施：Service Mesh
有些人将 Kubernetes、Service Mesh 和 Serverless 技术称为云原生应用开发的“三大支柱”。到现在，我想你已经明白其中的原因了。不过，我需要说明的是，在接下来的课程中，我们会介绍许多新术语。我已经给你提供了这些术语的总体概述，让你有一个大致的了解。如果你有时间，应该更深入地研究它们。
现在，让我们回到正题，更详细地了解 Service Mesh 的原理。
当我们讨论微服务时，只涉及了分解和集成的理论指导，没有触及具体实现。如果切换到底层实现，业界其实有很多微服务框架，但大多数都局限于特定语言的 SDK，特别是 Java 微服务框架。
SDK 形式的微服务框架通常侧重于微服务之间网络通信的实现，例如重试失败的服务请求、跨多个服务实例的负载均衡、以及在高服务请求量时限制流量。这些逻辑通常需要微服务开发者关注，并且需要在每种 SDK 语言中重复实现。那么，有没有可能将微服务的网络通信逻辑从 SDK 中抽离出来，让我们的微服务变得更轻量，甚至无需关心网络通信？
答案是 Service Mesh。
如果我们将分解后的应用程序部署到 K8s 集群的 Pod 中，过程如下图所示：MyApp 应用会通过 HTTP 直接调用集群内的用户微服务和待办任务微服务。
但是直接 HTTP 访问会带来安全问题怎么办？如果有人在我们的集群中启动了一个 BusyBox 容器，他们岂不是可以直接攻击我们的用户微服务和待办任务微服务？此外，当我们有多个用户微服务实例时，如何分配流量？
传统上，我们会使用微服务架构 SDK，其中包含大量这类逻辑以及许多策略，我们在调用 SDK 时需要决定何时激活这些策略。我们的代码也会与微服务架构 SDK 紧密耦合。
Service Mesh 则采用了不同的方法，它将网络通信逻辑从微服务中抽离出来，以非侵入的方式管理网络流量，这样我们就不再需要担心沉重的微服务 SDK。我们来看看 Service Mesh 是如何解决这个问题的。
Service Mesh 可以划分为数据平面和控制平面。数据平面负责管理网络通信，而控制平面则控制和监控网络通信的状态。Service Mesh 通过注入 Sidecar 来拦截所有网络流量。
在数据平面中，我们的应用和微服务似乎直接与 Sidecar 通信，但实际上，Sidecar 可以通过流量劫持来实现这一点。因此，我们的应用和微服务通常对此无感知，不需要做任何修改，只需使用 HTTP 请求来传输数据。
控制平面则更为复杂，它是 Service Mesh 运行的核心。Pilot 是整个控制平面的驱动者，负责服务发现、流量管理和扩缩容。Citadel 是控制平面的守护堡垒，负责安全证书和认证。Mixer 是通信官，分发控制平面的策略并收集每个服务的运行状态。
现在你应该清楚地理解了什么是 Service Mesh，它是如何将微服务网络通信逻辑从 SDK 中抽离出来的，以及为什么我们说 Service Mesh 是 Serverless 的网络通信基础。
Serverless 与容器引擎的关系
Serverless 的核心价值在于无需管理服务器，从而可以专注于业务逻辑。容器技术为 Serverless 提供了强大的基础设施和灵活的调度能力，特别是与 Kubernetes 等编排工具结合时。
容器具有轻量级打包、资源隔离和快速启动等优势。容器将应用程序及其依赖打包在一起，确保运行时环境的一致性，这有助于在 Serverless 平台上快速部署和启动应用实例。此外，容器提供了隔离的运行时环境，确保不同应用程序之间互不干扰，从而提高平台的整体稳定性。而且，容器的启动速度比虚拟机更快，满足了 Serverless 应用对弹性伸缩的高要求。
作为 Serverless 调度的核心，Kubernetes 具有自动化部署、弹性伸缩和服务发现等功能。它可以根据预设规则自动部署容器化应用，无需人工干预；根据实时负载调整应用实例数量，在保证性能的同时优化资源利用；并提供服务发现机制，方便 Serverless 平台内各组件之间的通信。
要构建基于容器的 Serverless 平台，首先需要将应用程序及其依赖打包成容器镜像，确保应用能够在平台上快速部署和运行。然后，选择合适的云平台或搭建自托管的 Kubernetes 集群作为 Serverless 平台的基础设施。接着，开发 Serverless 平台组件，包括用于接收和路由外部请求的 API 网关、用于加载和运行函数代码并管理函数生命周期的函数运行时，以及监听各种事件源并将事件转化为函数调用的事件触发器。最后，使用 Kubernetes 的 Deployment 来管理应用实例的部署和更新，使用 Service 进行服务发现和负载均衡，使用 HPA 实现自动弹性伸缩。
基于容器的 Serverless 平台具有灵活性高、可定制性强和成本效益高等特点。开发者可以自由选择底层的容器技术和 Kubernetes 平台，根据需求自定义 Serverless 平台的功能和特性，并利用 Kubernetes 的资源调度能力优化资源利用率，降低成本。
容器技术与 Kubernetes 的结合为构建高效、灵活且可扩展的 Serverless 平台提供了强大的工具和方法，使开发者能够轻松构建自己的 Serverless 平台，专注于业务逻辑开发，提高开发效率。
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