Container Service for Kubernetes:Alibaba Cloud Linux 2 (EOL)

El sistema operativo Alibaba Cloud Linux 2 está diseñado para la pila de virtualización Apsara de Alibaba Cloud. Ofrece numerosas optimizaciones y nuevas funciones adaptadas al entorno de Alibaba Cloud, entre las que se incluyen:

• La distribución de Linux con el inicio más rápido en Alibaba Cloud.

• Profundamente optimizado para máquinas virtuales ECS de altas especificaciones e instancias Bare Metal de ECS, especialmente para escenarios de multitarea en instancias grandes.

• Preinstalado con paquetes de software comunes de Alibaba Cloud, como Cloud Assistant CLI y cloud-init, para reducir los costos de gestión de recursos en la nube.

• Un sistema simplificado con una superficie de ataque mínima y el menor consumo de recursos del sistema.

• Un sistema de soporte integral que proporciona asistencia técnica multicanal en Alibaba Cloud.

• Correcciones oportunas para vulnerabilidades de seguridad de software (CVE).

• Admite Kernel Live Patching para garantizar la continuidad del negocio durante la aplicación de parches de vulnerabilidades.

Los beneficios de rendimiento al ejecutar instancias de aplicaciones en Alibaba Cloud Linux 2 incluyen:

• Velocidad de inicio significativamente optimizada para instancias ECS. Esto permite un escalado horizontal rápido de los recursos de cómputo cuando aumenta la carga del sistema. La velocidad de inicio es un 29 % más rápida que en CentOS 7.

• Optimizado para escenarios de multitarea en instancias ECS. Esto mejora el rendimiento de multitarea de las instancias de altas especificaciones en un 16 % para las mismas especificaciones.

• Llamadas al sistema más eficientes, con una mejora del 11 % en el rendimiento de llamadas al sistema.

• Pila de red de Linux optimizada, con una mejora del 7.8 % en el rendimiento general de la red en comparación con CentOS 7.

• Alibaba Cloud Linux 2 incluye precompilado el algoritmo de control de congestión Bottleneck Bandwidth and Round-trip propagation time (BBR). En escenarios con acceso frecuente a la red pública, puede cambiar el algoritmo de control de congestión a BBR para mejorar la estabilidad del ancho de banda en el acceso a la red pública.

• Cifrado optimizado para el protocolo TLS.

• Admite el nuevo programador de E/S Budget Fair Queueing (BFQ) para reducir la latencia de los discos en la nube.

Los servicios de containerization de Alibaba Cloud utilizan optimizaciones a nivel de kernel para aumentar la densidad de tareas de contenedores co-ubicados sin afectar el tiempo de respuesta de los servicios en línea. El sistema operativo y el kernel de Alibaba Cloud Linux 2 incluyen estas optimizaciones. ACK utiliza estas funciones para proporcionar optimizaciones en varios escenarios que ayudan a que los servicios en contenedores se ejecuten de manera más rápida y fluida.

• IPVS optimization

  • Escenario 1: Máquinas de altas especificaciones (más de 64 CPU) con muchas IP virtuales IPVS.

    Problema: El temporizador de estimación de IPVS calcula periódicamente la tasa actual de cada conexión. Cuando hay muchas conexiones, esta operación ocupa la CPU durante mucho tiempo. Esto provoca retrasos en la recepción de paquetes de red y da lugar a fluctuaciones de hasta 200 ms en la respuesta al comando Ping.

    Optimización: El temporizador de estimación de IPVS se ejecuta en el nodo. Además, se añade un comando sysctl para deshabilitar las estadísticas de IPVS.

    Resultado: Se eliminan las fluctuaciones causadas por el temporizador de estimación.

  • Escenario 2: Actualizaciones continuas de contenedores.

    Problema: Durante una actualización continua de contenedores, si la 5-tupla no cambia, un nuevo paquete TCP SYN puede coincidir con el registro de conexión de la antigua 5-tupla IPVS. Si el paquete necesita programarse hacia un nuevo destino, IPVS descarta el paquete SYN de forma predeterminada. Esto causa retransmisión SYN y un retraso de 1 segundo.

    Optimización: Si ya existe una entrada conntrack nueva, la conexión en estado TIME_WAIT se libera de conntrack y luego se programa y reemplaza por la nueva conexión.

    Resultado: El cambio al nuevo servidor real se produce casi sin retraso.

• CoreDNS optimization

  Escenario 1: Muchas consultas DNS dentro de un contenedor provocan que la tabla conntrack se llene.

  Problema: Cuando una aplicación dentro de un contenedor consulta DNS para una dirección o puerto fijo, la entrada conntrack correspondiente entra en modo stream. Dado que las solicitudes DNS se basan en UDP, son sin estado, de corta duración y utilizan un patrón de solicitud-respuesta, conntrack mantiene muchas entradas conntrack UDP inútiles. Estas entradas no se borran rápidamente, lo que puede causar que la tabla conntrack crezca y degrade el rendimiento de Network Address Translation (NAT).

  Optimización:

  • Una conexión UDP se establece en modo stream solo si dura más de 2 segundos. Esto evita el crecimiento rápido de entradas conntrack.

  • El tiempo de vida (TTL) predeterminado de conntrack UDP se reduce de 180 s a 120 s. Esto permite que las entradas caduquen más rápido y reduce el impacto en la tabla conntrack.

  Resultado: En el mismo escenario de prueba, el número de entradas conntrack UDP se reduce a la mitad.

• Container network performance optimization

  En nodos con Alibaba Cloud Linux 2, el complemento de red Terway para el servicio de contenedores admite el modo de red de contenedores IPVlan. En escenarios de paquetes pequeños, esto mejora el rendimiento de la red en un 40 % en comparación con Bridge tradicional y el enrutamiento basado en políticas. Alibaba Cloud Linux 2 incluye precompilado el algoritmo de control de congestión BBR. En escenarios con acceso frecuente a la red pública, puede cambiar el algoritmo de control de congestión del contenedor a BBR para mejorar la estabilidad del ancho de banda en el acceso a la red pública. Esto mejora significativamente el rendimiento de las conexiones de red pública del contenedor y la velocidad de extracción de imágenes a través de la red pública.

• Support and optimization for sandboxed containers

  Alibaba Cloud colabora con las comunidades de Kata Containers y Clear Linux. En instancias Bare Metal de ECS, puede desplegar sin problemas toda la solución de Kata Containers. ACK también optimiza el tiempo de inicio de las imágenes de contenedores en sandbox (RunV), lo que permite que la solución completa de Kata Containers se ejecute correctamente. Con base en esto, ACK proporciona clústeres de contenedores en sandbox que ofrecen una experiencia casi idéntica a la de los clústeres comunes. Esto permite que las aplicaciones se ejecuten en un entorno de sandbox de máquina virtual ligera. Es adecuado para el aislamiento de cargas de trabajo entre varios usuarios y para aislar aplicaciones no confiables. Mejora la seguridad con un impacto mínimo en el rendimiento.

• AutoScaler optimization

  Alibaba Cloud Linux 2 optimiza la velocidad de inicio de las instancias ECS, reduciendo el tiempo de inicio del nodo en un 60 % en comparación con CentOS 7. Combinado con el escalado automático flexible y eficiente de ACK, cuando aumenta la carga de la aplicación, un clúster de ACK crea e inicia automáticamente nodos ECS para unirse al clúster según la carga. También programa e inicia instancias de aplicaciones. La capacidad rápida de escalado horizontal e inicio de Alibaba Cloud Linux 2 garantiza que los recursos de cómputo puedan satisfacer puntualmente las demandas de tráfico pico.

• Resource monitoring and control optimization

  El kernel de Alibaba Cloud Linux 2 proporciona capacidades de visualización y control detalladas para escenarios de contenedores, como Pressure Stall Information (PSI), kswapd por cgroup y Memory Priority. En clústeres de ACK con Alibaba Cloud Linux 2, puede usar el controlador Cgroup para aprovechar estas capacidades. Esto permite una configuración detallada y actualizaciones dinámicas de recursos como BufferIO Control, TCP, CPUSet, Mem y NUMA. Esto ayuda a aumentar gradualmente la utilización de recursos mientras se minimiza la interferencia entre aplicaciones.

• AI and data acceleration optimization

  Las optimizaciones en Alibaba Cloud Linux 2 para modelos a gran escala y multitarea pueden aumentar la velocidad de las tareas de computación de alto rendimiento (HPC). La optimización de almacenamiento para lecturas y escrituras de streaming también puede mejorar el rendimiento de lectura y escritura de archivos de modelos grandes. En conjunto, estas mejoras aceleran enormemente la eficiencia de las tareas de IA y HPC. A continuación se presentan escenarios de prueba reales:

  • Cargar 1,152 archivos (144 GB) desde OSS usando Alluxio con 64 hilos toma 3 minutos y 25 segundos en CentOS. En Alibaba Cloud Linux 2, toma solo 2 minutos y 19.037 segundos, lo que es 1.6 veces más rápido que en CentOS.

  • Al ejecutar el entrenamiento del modelo ResNet50 Batch 128 con datos almacenados en caché en Alluxio, una GPU V100 en CentOS alcanza solo 5,212.00 imágenes/s. En Alibaba Cloud Linux 2, una GPU V100 puede alcanzar 8,746.59 imágenes/s, lo que es 1.7 veces más rápido que en CentOS.

• Enhanced display for container resources

  En una configuración de múltiples contenedores y un solo host, los recursos directamente visibles dentro de un contenedor son los del host. Esto no es práctico para muchas aplicaciones. Alibaba Cloud Linux 2 optimiza la visualización de recursos Cgroup en el kernel. Esto permite que los recursos ocupados por el contenedor se muestren correctamente dentro del contenedor. Por ejemplo, se corrige la información mostrada por el comando TOP y las interfaces CPUInfo y MemInfo. Esto simplifica enormemente sus necesidades de monitoreo.

• Other optimizations

  • Utiliza el kernel Linux 4.19. ACK integra las mejores prácticas de kernel y containerization de Alibaba Cloud en este kernel.

  • Reduce la pérdida de rendimiento de OverlayFS y minimiza el impacto de la containerization en el rendimiento del almacenamiento.

  • La mayoría de las configuraciones sysctl tienen espacio de nombres. En el kernel 4.19, la mayoría de las configuraciones sysctl se pueden configurar por separado dentro de un contenedor. Por ejemplo, diferentes aplicaciones tienen distintos requisitos para el tiempo de espera y el tiempo de retransmisión de TCP. Estas configuraciones no se pueden modificar en el kernel de CentOS 7, pero Alibaba Cloud Linux 2 admite configurarlas a nivel de pod.