Knative でサーバーレス

Kenta Kosugi

14 min readApr 30, 2020

今日は OpenShift 上に Knative な環境を構築して、サーバーレスアプリケーションをデプロイしてみたいと思います。

今回利用した OpenShift のバージョンは 4.3 となっています。

おしながき

以下のとおりとなっています。途中で起動された Pod が 0 までスケールダウンするところ見てみましょう。

OpenShift に Serverless Operator のインストールと Knative Serving のインストール
サーバーレスアプリケーションのデプロイ
トラフィック分割

Serveless Operator のインストールと Knatvie Serving のインストール

手順1. OpenShift Web コンソールに管理者権限でログインします。

手順2. 左のメニューから「Operators」→「OperatorHub」の順にアクセスします。

手順3. 検索ボックスに「Serverless」を入れて、「OpenShift Serverless Operator」を選択します。

手順4.「Install」を選択します。

手順4. OpenShift Serverless Operator の詳細画面

手順5.「Installation Mode」は「All namespaces on the cluster (default)」、「Update Channel」は「4.3」、「Approval Strategy」は「Automatic」にし「Subscribe」を選択します。

手順7.「default」プロジェクトの「Installed Operator」の画面に遷移しますが、しばらく待つと「default」プロジェクトにもインストールされます。

ここからは oc コマンドを使用します。

手順8. 管理者権限で oc login を実行します。

$ oc login https://xxxxxxxx -u <user> -p <password>

手順9. knative-serving ネームスペースを作成します。

$ oc create namespace knative-serving
namespace/knative-serving created

手順10. 以下の内容を記載した serving.yaml ファイルを用意します。

apiVersion: operator.knative.dev/v1alpha1
kind: KnativeServing
metadata:
  name: knative-serving
  namespace: knative-serving

手順11. oc apply コマンドを実行します。

$ oc apply -f ./serving.yaml
knativeserving.operator.knative.dev/knative-serving created

手順12. インストールの状態を確認します。Ready=True になるまで待ちましょう。

$ oc get knativeserving.operator.knative.dev/knative-serving -n knative-serving --template='{{range .status.conditions}}{{printf "%s=%s\n" .type .status}}{{end}}'
DependenciesInstalled=True
DeploymentsAvailable=True
InstallSucceeded=True
Ready=True

手順13. Pod の状態は以下の通りとなります。

$ oc get pods -n knative-serving
NAME                                READY   STATUS    RESTARTS   AGE
activator-7db4dc788c-6xvdv          1/1     Running   0          2m43s
activator-7db4dc788c-j96h2          1/1     Running   0          2m58s
autoscaler-659dc48d89-x2897         1/1     Running   0          2m57s
autoscaler-hpa-57fdfbb45c-fkdbm     1/1     Running   0          2m47s
autoscaler-hpa-57fdfbb45c-jnjqq     1/1     Running   0          2m47s
controller-dc7886b47-5pt4v          1/1     Running   0          2m41s
controller-dc7886b47-pll4k          1/1     Running   0          2m52s
kn-cli-downloads-7558874f44-w7rfs   1/1     Running   0          3m3s
webhook-7d9644cb4-4lqnk             1/1     Running   0          2m55s

おまけ: OpenShift のコンソールから「Knative Serving」が有効になっているのを確認してみましょう。プロジェクトを「knative-serving」に変更して、「Operators」→「Installed Operators」→「Knative Serving」をみてみると、Serverless Operator をインストール直後にはなかった kantive-serving が作成されているのを確認できます。oc コマンドからではなく、本ページから Web UI でも作成可能です。

これで Serverless Operator のインストールは完了です。

サーバーレスアプリケーションのデプロイ

今回使用するアプリケーションはこちらになります。Quarkus フレームワークを利用しています。

redhat-developer-demos/knative-tutorial-greeter

demo java project that will be used in knative-tutorial - redhat-developer-demos/knative-tutorial-greeter

github.com

HTTP リクエストを受け取って、「Hi Greeting」というメッセージを返却するだけの簡単なアプリケーションです。必要に応じてソースコードを眺めてみましょう。

Knative Serving を利用するアプリケーションは Pod がアイドルになると、0までスケールダウンし、リクエストイベントが発生すると Pod が起動されます。通常の Java アプリケーションだと起動のたびに Java の BootStrap 処理が走るため、サーバーレスには向いていませんが、Quarkus を利用すると使い慣れた Java 言語で Linux ネイティブなバイナリアプリケーションを生成することができこうした問題を解決できます。

Linux バイナリで生成したコンテナイメージは Quay に格納されています。

Quay

Quay is the best place to build, store, and distribute your containers. Public repositories are always free.

quay.io

手順13. 一般ユーザーで oc login します。

手順14. knative-test プロジェクトを作成します。

$ oc new-project knative-test
Now using project "knative-test" on server "https://api.cluster-xxxxxxxxx:6443".You can add applications to this project with the 'new-app' command. For example, try:    oc new-app django-psql-exampleto build a new example application in Python. Or use kubectl to deploy a simple Kubernetes application:    kubectl create deployment hello-node --image=gcr.io/hello-minikube-zero-install/hello-node

手順15. 以下の service.yaml を用意します。

既に作成済みのコンテナイメージを指定しています。Quarkus の Liveness Probe や Readiness Probe についてはこちらを参照ください。

kind が Service になっている点に注意してください。

手順16. oc apply コマンドでデプロイします。

$ oc apply -f ./service.yaml
service.serving.knative.dev/greeter created

手順17. Knative Serving の Route をチェックします。

$ oc get rt
NAME      URL                                                                                  READY   REASON
greeter   http://greeter-knative-test.apps.xxxxxxxx   True

OpenShift のコンソール上では、左メニューの「Serverless」→「Routes」から確認することができます。

手順18. 上記の URL に Web ブラウザでアクセスします。

上記のように「Hi greeter => ‘xxxxxxxxx’: 1」と表示されたら成功です。

手順19. しばらく環境を放置します。

手順20. Pod が 0 までスケールダウンされていることを確認します。

$ oc get pods
No resources found in knative-test namespace.

OpenShift のコンソールから「Developer」→「Topology」を確認して、Pod が存在しないことも確認しておきます。

手順21. 再度ブラウザから URL にアクセスして、Pod が起動するか確認します。

これで Serverless アプリケーションのデプロイは完了です。

トラフィック分割

事前に OpenShift のコンソール右上から？ →「Command Line Tools」の順にアクセスし、自身の環境にあった kn コマンドをダウンロードしておきます。

oc コマンドは引き続き一般ユーザーで実行します。

手順22. 新しいリビジョンのサービスを定義します。今回はソースコードには手を加えず、環境変数を読み込むように YAML ファイルを変更します。以下の service2.yaml を用意しましょう。

手順23. oc apply し、新しいバージョンのサービスを適用します。

$ oc apply -f ./service2.yaml
service.serving.knative.dev/greeter configured

手順24. URL をブラウザで開き、メッセージが「Hi」から「Namaste」に変わっていることを確認します。

この Namaste は YAML ファイルに新たに環境変数 MESSAGE_PREFIX を設定したことによりアプリケーションが default の Hi から環境変数を適用したために動作が変わっています。

env:
 - name: MESSAGE_PREFIX
   value: Namaste

手順25. リビジョンを確認します。

$ oc get revision
NAME            CONFIG NAME   K8S SERVICE NAME   GENERATION   READY   REASON
greeter-mk286   greeter       greeter-mk286      2            True
greeter-shxmk   greeter       greeter-shxmk      1            True

Hi を返す GENERATION 1 と Namaste を返す GENERATION 2 が存在することが確認できます。

手順26. kn コマンドでもリビジョンを確認します。

$ kn revision list
NAME            SERVICE   TRAFFIC   TAGS   GENERATION   AGE     CONDITIONS   READY   REASON
greeter-mk286   greeter   100%             2            9m44s   3 OK / 4     True
greeter-shxmk   greeter                    1            19m     3 OK / 4     True

上記により、環境変数を適用したアプリケーションにトラフィックが100% 流れることが確認できます。

手順27. kn コマンドを使用して、GENERATION 1 と GENERATION 2 へトラフィックが 50% ずつ流れるよう変更します。

$ kn service update greeter --traffic @latest=50 --traffic greeter-shxmk=50
Updating Service 'greeter' in namespace 'knative-test':  0.390s Ingress has not yet been reconciled.
  0.493s Ready to serve.Service 'greeter' with latest revision 'greeter-mk286' (unchanged) is available at URL:http://greeter-knative-test.apps.xxxxxxxxx

トポロジは以下のようになります。

手順28. 以下のコマンドを実行して10回連続で curl コマンドを実行します。

$ for i in {1..10}; do curl http://greeter-knative-test.apps.cluster-tokyo-6d19.tokyo-6d19.example.opentlc.com; done
Hi  greeter => '9861675f8845' : 1
Hi  greeter => '9861675f8845' : 2
Hi  greeter => '9861675f8845' : 3
Hi  greeter => '9861675f8845' : 4
Namaste  greeter => '9861675f8845' : 1
Namaste  greeter => '9861675f8845' : 2
Hi  greeter => '9861675f8845' : 5
Namaste  greeter => '9861675f8845' : 3
Namaste  greeter => '9861675f8845' : 4
Hi  greeter => '9861675f8845' : 6

完全に50% とは行きませんでしたが、ほぼ半分ずつトラフィックが別れたことが確認できました。

今回は以上になります。