實現(xiàn)更快的啟動和更小的內(nèi)存占用，以在 Kubernetes 上運行 serverless 功能。

由于運行數(shù)千個應用程序 pod 的費用以及使用更少的工作節(jié)點和其他資源來節(jié)省成本，在 Kubernetes 中更快的啟動和更小的內(nèi)存占用總是很重要的。 在 Kubernetes 上的容器化微服務上，內(nèi)存比吞吐量更重要，因為：

•  由于永久性（與 CPU 周期不同），它更昂貴。
•  微服務成倍增加開銷成本。
•  一個單體應用變成 N 個微服務（例如，20 個微服務 ≈ 20GB）

這會顯著影響 serverless 功能開發(fā)和 Java 部署模型。 這是因為許多企業(yè)開發(fā)人員選擇了 Go、Python 和 Nodejs 等替代方案來克服性能瓶頸——直到現(xiàn)在，感謝 Quarkus，一個新的 Kubernetes 原生 Java 堆棧。 本文介紹了如何優(yōu)化 Java 性能以使用 Quarkus 在 Kubernetes 上運行 serverless 功能。

容器優(yōu)先設計

Java 生態(tài)系統(tǒng)中的傳統(tǒng)框架在初始化這些框架所需的內(nèi)存和啟動時間方面是有代價的，包括配置處理、類路徑掃描、類加載、注釋處理和構建世界的元模型，框架需要這些操作。對于不同的框架，這一次又一次地成倍增加。

Quarkus 通過將幾乎所有開銷“左移”到構建階段來幫助解決這些 Java 性能問題。通過在構建時只進行一次代碼和框架分析、字節(jié)碼轉(zhuǎn)換和動態(tài)元模型生成，您最終會得到一個高度優(yōu)化的運行時可執(zhí)行文件，它啟動速度超快，并且不需要傳統(tǒng)啟動的所有內(nèi)存，因為工作在構建階段完成一次。

更重要的是，Quarkus 允許您構建具有性能優(yōu)勢的本機可執(zhí)行文件，包括驚人的快速啟動時間和非常小的駐留集大小 (RSS) 內(nèi)存，與傳統(tǒng)云相比，可實現(xiàn)即時擴展和高密度內(nèi)存利用率—— 本機 Java 堆棧。

這是一個快速示例，說明如何使用 Quarkus 通過 Java serverless 功能項目構建本機可執(zhí)行文件。

一、創(chuàng)建 Quarkus serverless Maven 項目

這個命令會生成一個 Quarkus 項目（例如 quarkus-serverless-native）來創(chuàng)建一個簡單的函數(shù)：

二、構建原生可執(zhí)行文件

您需要一個 GraalVM 來為 Java 應用程序構建本機可執(zhí)行文件。 您可以選擇任何 GraalVM 發(fā)行版，例如 Oracle GraalVM 社區(qū)版 (CE) 和 Mandrel（Oracle GraalVM CE 的下游發(fā)行版）。 Mandrel 旨在支持在 OpenJDK 11 上構建 Quarkus 原生可執(zhí)行文件。

打開 pom.xml，你會發(fā)現(xiàn)這個原生配置文件。 您將使用它來構建本機可執(zhí)行文件：

注意：您可以在本地安裝 GraalVM 或 Mandrel 發(fā)行版。 您還可以下載 Mandrel 容器鏡像來構建它（就像我所做的那樣），因此您需要在本地運行容器引擎（例如 Docker）。

假設您已經(jīng)啟動了容器運行時，請運行以下 Maven 命令之一。

對于 Docker：

對于 Podman：

輸出應以 BUILD SUCCESS 結(jié)束。

在沒有 Java 虛擬機 (JVM) 的情況下直接運行本機可執(zhí)行文件：

輸出將如下所示：

超音速！ 啟動時間為 19 毫秒。 時間可能因您的環(huán)境而異。

正如 Linux ps 實用程序報告的那樣，它還具有極低的內(nèi)存使用率。 在應用程序運行時，在另一個終端中運行此命令：

你應該看到類似的東西：

此過程使用大約 11MB 的內(nèi)存 (RSS)。 相當緊湊！

注意：任何應用程序（包括 Quarkus）的 RSS 和內(nèi)存使用量將根據(jù)您的特定環(huán)境而有所不同，并且會隨著應用程序體驗的加載而增加。

您還可以使用 REST API 訪問該函數(shù)。 那么輸出應該是 Hello RESTEasy：

三、將功能部署到 Knative 服務

如果您還沒有，請在 OKD（OpenShift Kubernetes Distribution）上創(chuàng)建一個命名空間（例如 quarkus-serverless-native），以將此本機可執(zhí)行文件部署為無服務器功能。 然后為 Knative 服務部署添加一個 quarkus-openshift 擴展：

在 src/main/resources/application.properties 中添加以下變量來配置 Knative 和 Kubernetes 資源：

構建本機可執(zhí)行文件，然后直接將其部署到 OLD 集群：

注意：確保提前使用 oc login 命令登錄到正確的項目（例如 quarkus-serverless-native）。

輸出應以 BUILD SUCCESS 結(jié)束。 完成原生二進制構建并部署新的 Knative 服務需要幾分鐘時間。 成功創(chuàng)建服務后，您應該使用 kubectl 或 oc 命令工具看到 Knative 服務 (KSVC) 和修訂版 (REV)：

四、訪問原生可執(zhí)行函數(shù)

通過運行以下 kubectl 命令檢索 serverless 函數(shù)的端點：

輸出應如下所示：

使用 curl 命令訪問路由 URL：

不到一秒鐘，您將獲得與本地相同的結(jié)果：

當您訪問 OLD 集群中的 Quarkus 運行 pods 日志時，您將看到本機可執(zhí)行文件作為 Knative 服務運行。

下一步是什么？

您可以使用 GraalVM 發(fā)行版優(yōu)化 Java serverless功能，將它們作為無服務器功能部署在 Knative 和 Kubernetes 上。 Quarkus 使用普通微服務中的簡單配置來實現(xiàn)這種性能優(yōu)化。