ref: https://loft.sh/blog/the-cost-of-managed-kubernetes-a-comparison/

本篇文章探討不同 Cloud Provider kubernetes 服務的差異，作者列舉了四個常見的 kubernetes 服務，包含 GKE, EKS, AKS 以及 DOKS。

這四個 kubernetes 服務所部署的 Kubernetes 叢集都有獲得 CNCF Kubernetes Certification 的認證，不同 Cloud Provider 都有自己的優缺點。
使用 Kubernetes 服務帶來的好處就是使用者通常不太需要去擔心如何處理
1. Kubernetes 核心元件之間的 Certificate (API Server, Controller, Scheduler, Kubelet ...etc)
2. 動態調整 Kubernetes 節點
3. 相較於單純靠社群， Cloud Provider 可以提供更快速且更好的支援(畢竟有付錢給對方)

因此該文章接下來就會針對這四個 Kubernetes 服務來探討一下彼此的差異。

註: 有興趣的話都可以用 Sonobuoy 這個開源專案來檢測自己維護的 Kubernetes 叢集，通過測試就可以把測試報告送到 GitHub 開 Issue 申請認證

GKE
1. Kubernetes 正式公開後一個月就 GKE 就出現了 (08/2015), 是最早的 Kubernetes 服務
2. GKE 會使用 gVisor 專注於安全層級的容器隔離技術來部署服務。
3. 有機會使用針對 Container 最佳化的 OS，有些 cloud provider 只能使用 Ubuntu image 之類的。
4. 服務出現問題時，可以啟動 auto-repair 來修復叢集，一種典型作法就是將一直回報為 NotReady 的 k8s 節點給重建
5. GKE 提供自動升級 Kubernetes 版本的功能，如果不想要的話記得要去關閉這個功能，否則自動升級是有可能讓某些應用程式無法正常運作的。
6. 使用 GKE 的話，要付每小時 $0.1 美元的管理費。如果使用 on-prem 的解決方案 (Anthos) 的話就可以免去這些管理費。

EKS
1. 06/2018 創立
2. 可以使用 Ubuntu Image 或是 AWS 針對 EKS 最佳化的 EKS AMI 來獲得更好的效能。
3. EKS 沒有提供自動升級 Kubernetes 版本的功能，官方有提供大量詳細的文件介紹如何手動升級 Kubernetes 版本
4. 沒有類似 auto-repair 的機制去幫忙監控與修復出問題的 k8s node，因此 EKS 使用者需要自己去監控與維護這些節點。
5. EKS 也是每小時 $0.10 的管理費用。 AWS Outposts/EKS Anywhere 這些 2021 啟動的專案讓你有機會將 EKS 部署到 on-prem 的環境中。

AKS
1. 06/2018 創立
2. AKS 沒有提供任何最佳化的 OS，你只能使用常見的那些 OS image 作為你的 k8s 節點
3. 預設情況不會自動升級 kubernetes 版本，不過 AKS 提供選項去開啟自動升級。Cluster 有四種不同策略(none,patch,stable,rapid)來自動更新你的 k8s 叢集。
4. AKS 預設不會啟動 auto-repair 功能。對於一直持續回報 NotReady 的節點， AKS 會先重起該節點，如果問題無法解決就會砍掉重建節點。
5. AKS 不收管理費
6. Azure 沒有特別提供一個供 on-prem 的 AKS 解決方案，不過透過 ARC 是有機會於 on-prem 的環境運行 AKS.

DOKS(DigitalOcean)
1. 05/2019 創立
2. 有提供 kubernetes 版本自動更新功能，但是只有針對 patch 版本的變化
3. 沒有 auto-repair 的功能
4. 文章撰寫的當下， DOKS 沒有任何文件說明如何於 on-prem 的環境運行 DOKS
5. 不收管理費
6. 相對其他三家來說，底層架構相對便宜，一個 DOKS 最低可以低到每個月 $10 美元。

價錢比較:
1. 假設需要創建一個擁有 20 節點並且有 80vCPU, 320GB RAM 的叢集 (GKE 因為每個節點都是 15GB，所以最後只能湊到 300GB)
2. 每個月為單位去計算價格，AKS/EKS/GKE 都使用其提供的價格計算機來粗估， DOKS 需要手動計算。
3. 價錢評比
a. AKS: $3416
b. EKS: $2928
c. DOKS: $2400
d. GKE: $1747

對文章有興趣的別忘了參閱全文

之前跟大家分享過利用『Synology DS920+ NAS應用』Virtual Machine Manager 虛擬機服務來安裝 Ubuntu 與 Cacti 來監控設備狀態與流量』，後來安裝了『Docker』之後發現也有玩家製作可以執行 Cacti 的容器，測試了幾個之後終於找到設定簡單操作直覺的版本，今天就來教大家如何在 NAS 上利用 Docker 來跑 Cacti囉....

本文延續前篇效能校正的經驗談，上篇文章探討了關於應用程式本身可以最佳化的部分，包含了應用程式以及框架兩個部分。本篇文章將繼續剩下最佳化步驟的探討。

Speculative Execution Mitigations
接下來探討這個最佳化步驟對於效能有顯著的提升，但是本身卻是一個非常具有爭議性的步驟，因為其涉及到整個系統的安全性問題。
如果大家對前幾年非常著名的安全性漏洞 Spectre/Meltdown 還有印象的話，本次這個最佳化要做的就是關閉這類型安全性漏洞的處理方法。
標題的名稱 Speculative Execution Migitations 主要跟這漏洞的執行概念與 Pipeline 有關，有興趣理解這兩種漏洞的可以自行研究。

作者提到，大部分情況下這類型的防護能力都應該打開，不應該關閉。不過作者認為開關與否應該是一個可以討論的空間，特別是如果已經確認某些特別情境下，關閉防護能力帶來的效能如果更好，其實也是一個可以考慮的方向。

舉例來說，假設今天你運行了基於 Linux 使用者權限控管與 namespaces 等機制來建立安全防護的多使用者系統，那這類型的防護能力就不能關閉，必須要打開來防護確保整體的 Security Boundary 是完整的。 但是如果今天透過 AWS EC2 運行一個單純的 API Server，假設整個機器不會運行任何不被信任的程式碼，同時使用 AWS Nitro Enclaves 來保護任何的機密資訊，那這種情況下是否有機會可以關閉這類型的檢查?

作者根據 AWS 對於安全性的一系列說明認為 AWS 本身針對記憶體的部分有很強烈的保護，包含使用者之間沒有辦法存取 Hyperviosr 或是彼此 instance 的 Memory。
總之針對這個議題，有很多的空間去討論是否要關閉，以下就單純針對關閉防護能力帶來的效能提升。

作者總共關閉針對四種攻擊相關的處理能力，分別是

Spectre V1 + SWAPGS
Spectre V2
Spectre V3/Meltdown
MDS/Zombieload, TSX Anynchronous Abort
與此同時也保留剩下四個，如 iTLB multihit, SRBDS 等
這種設定下，整體的運作效能再次提升了 28% 左右，從 347k req/s 提升到 446k req/s。

註: 任何安全性的問題都不要盲從亂遵循，都一定要評估判斷過

Syscall Auditing/Blocking
大部分的情況下，Linux/Docker 處理關於系統呼叫 Auditing/Blocking 兩方面所帶來的效能影響幾乎微乎其微，不過當系統每秒執行數百萬個系統呼叫時，這些額外的效能負擔則不能忽視，如果仔細觀看前述的火焰圖的話就會發線 audit/seccomp 等數量也不少。

Linux Kernel Audit 子系統提供了一個機制來收集與紀錄任何跟安全性有關的事件，譬如存取敏感的機密檔案或是呼叫系統呼叫。透過這些內容可以幫助使用者去除錯任何不被預期的行為。
Audit 子系統於 Amazon Linux2 的環境下預設是開啟，但是本身並沒有被設定會去紀錄系統呼叫的資訊。

即使 Audit 子系統沒有真的去紀錄系統呼叫的資訊，該子系統還是會對每次的系統呼叫產生一點點的額外處理，所以作者透過 auditctl -a never,task 這個方式來將整體關閉。

註: 根據 Redhat bugzilla issue #1117953, Fedora 預設是關閉這個行為的

Docker/Container 透過一連串 Linux Kernel 的機制來隔離與控管 Container 的執行權限，譬如 namespace, Linux capabilities., cgroups 以及 seccomp。
Seccomp 則是用來限制這些 Container 能夠執行的系統呼叫類型

大部分的容器化應用程式即使沒有開啟 Seccomp 都能夠順利的執行，執行 docker 的時候可以透過 --security-opt seccomp=unconfined 這些參數告訴系統運行 Container 的時候不要套用任何 seccomp 的 profile.

將這兩個機制關閉後，系統帶來的效能提升了 11%，從 446k req/s 提升到 495k req/s。

從火焰圖來看，關閉這兩個設定後，syscall_trace_enter 以及 syscall_slow_exit_work 這兩個系統呼叫也從火焰圖中消失，此外作者發現 Amazon Linux2 預設似乎沒有啟動 Apparmor 的防護，因為不論有沒有關閉效能都沒有特別影響。

Disabling iptables/netfilter
再來的最佳化則是跟網路有關，大名鼎鼎的 netfilter 子系統，其中非常著名的應用 iptables 可以提供如防火牆與 NAT 相關功能。根據前述的火焰圖可以觀察到，netfilter 的進入 function nf_hook_slow 佔據了大概 18% 的時間。

將 iptables 關閉相較於安全性來說比較沒有爭議，反而是功能面會不會有應用程式因為 iptables 關閉而不能使用。預設情況下 docker 會透過 iptables 來執行 SNAT與 DNAT(有-p的話)。
作者認為現在環境大部分都將 Firewall 的功能移到外部 Cloud 來處理，譬如 AWS Security Group 了，所以 Firewall 的需求已經減少，至於 SNAT/DNAT 這類型的處理可以讓容器與節點共享網路來處理，也就是運行的時候給予 “–network=host” 的模式來避免需要 SNAT/DNAT 的情境。

作者透過修改腳本讓開機不會去預設載入相關的 Kernel Module 來達到移除的效果，測試起來整體的效能提升了 22%，從 495k req/s 提升到 603k req/s

註: 這個議題需要想清楚是否真的不需要，否則可能很多應用都會壞掉

作者還特別測試了一下如果使用 iptables 的下一代框架 nftables 的效能，發現 nftables 的效能好非常多。載入 nftables 的kernel module 並且沒有規則的情況下，效能幾乎不被影響(iptables 則相反，沒有規則也是會影響速度)。作者認為採用 nftables 似乎是個更好的選擇，能夠有效能的提升同時也保有能力的處理。

不過 nftables 的支援相較於 iptables 來說還是比較差，不論是從 OS 本身的支援到相關第三方工具的支援都還沒有這麼完善。就作者目前的認知， Debian 10, Fedora 32 以及 RHEL 8 都已經轉換到使用 nftables 做為預設的處理機制，同時使用 iptables-nft 這一個中介層的轉換者，讓所有 user-space 的規則都會偷偷的轉換為底層的 nftables。
Ubuntu 似乎要到 20.04/20.10 的正式版本才有嘗試轉移到的動作，而 Amazon Linux 2 依然使用 iptables 來處理封包。

下篇文章會繼續從剩下的五個最佳化策略繼續介紹

https://talawah.io/blog/extreme-http-performance-tuning-one-point-two-million/