在 Kubernetes 中的 WebAssembly：应用部署新时代

Kubernetes 已成为部署和管理容器化应用程序的最常用平台。但有一种新兴技术承诺提供更多优势：WebAssembly（Wasm）。本文将探讨如何将 WebAssembly 集成到 Kubernetes 中，利用其庞大的生态系统资源，同时提供显著的性能、安全性和效率提升。

让我们从一个典型的Kubernetes设置开始：一个部署启动包含容器的Pod，一个服务来管理内部通信，一个Ingress来处理外部流量，一个水平Pod自动缩放器来调整Pod副本的数量。但如果我们可以用WebAssembly二进制文件来替代容器运行呢？这种转变能带来很多好处。

WebAssembly的那些优点

WebAssembly 相比传统容器具有几个优势，

• 接近原生的速度：Wasm应用运行速度几乎与原生代码一样快。
• 更小的体积：Wasm二进制文件比其容器化版本更紧凑。
• 启动更快：Wasm应用启动速度更快。
• 更强的安全性：Wasm的沙箱模型提供了更好的安全保护。

尽管有这些好处，Wasm 还没有被广泛采用。主要原因在于它缺乏像容器那样的成熟生态系统，后者得益于 Kubernetes 的支持。

容器之所以受欢迎，不仅仅是因为其技术，还因为Kubernetes提供的丰富生态。它包括调度、监控、网络和策略执行等工具。Kubernetes生态系统庞大且不断扩展，得到了CNCF许多项目的支持。

相比之下，Wasm生态系统还处于起步阶段。虽然可以通过FaaS或Docker等工具在单个服务器上运行Wasm，但它们无法与Kubernetes提供的功能相提并论。要让Wasm成为一个可行的替代方案，它需要集成到Kubernetes生态系统中。

KvASM 是一个为 Kubernetes 添加 WebAssembly 支持的操作符。它简化了在 Kubernetes 集群中运行 Wasm 应用程序的过程，使其几乎和运行传统容器一样简单。以下是 KvASM 如何简化部署过程：

启用 Kubernetes 集群运行 Wasm 并利用 KvASM 涉及三个步骤：

1. 安装KvASM Operator：此操作符监视节点并等待指示哪些节点应运行Wasm应用程序的命令。
2. 注解节点：通过使用KvASM注解对节点进行注解，您可以指定哪些节点应该运行Wasm。此注解可以应用于特定的节点池、单个节点或集群中的所有节点上。
3. 应用新的运行时类：此运行时类告知Kubernetes使用新安装的Wasm运行时环境。

通过这些步骤，您的集群现在可以运行WebAssembly应用程序了，就像运行容器一样。

打包 Wasm 应用涉及将其编译成二进制格式，并将这些二进制文件转换为容器镜像。此过程类似于使用多阶段构建的 Dockerfile。打包完成后，这些镜像可以推送到仓库，并使用熟悉的 manifest 文件在 Kubernetes 集群中部署。在 manifest 文件中唯一需要的更改是指定 Wasm 运行时类型。

在 Kubernetes 中运行 Wasm 应用程序其实很简单。你可以使用与容器应用程序相同的配置文件，只需稍微做一些修改来指定 Wasm 运行时类。这让你能够利用现有的 Kubernetes 工具和实践，比如服务、Ingress 和自动伸缩器，而无需额外的复杂性。

以下是如何在您的 K8s 集群中设置 KvASM：

• 添加 HELM 仓库源：

helm repo add kwasm http://kwasm.sh/kwasm-operator/

• 安装：KvASM操作：

    helm install -n kwasm --create-namespace kwasm-operator kwasm/kwasm-operator

• 供应节点：

kubectl annotate node --all kwasm.sh/kwasm-node=true  # 标记所有节点的kwasm.sh/kwasm-node属性为true

• 应用 RuntimeClass 和 Job 清单

apiVersion: node.k8s.io/v1  
kind: RuntimeClass  
metadata:  
  name: wasmedge  
handler: wasmedge  
---  
apiVersion: batch/v1  
kind: Job  
metadata:  
  creationTimestamp: null  
  name: wasm-test  
spec:  
  template:  
    metadata:  
      annotations:  
        module.wasm.image/variant: compat-smart  
      creationTimestamp: null  
    spec:  
      containers:  
      - image: wasmedge/example-wasi:latest  
        name: wasm-test  
        resources: {}  
      restartPolicy: Never  
      runtimeClassName: wasmedge  
  backoffLimit: 1

• 性能：Wasm 应用程序以接近原生的运行速度运行，启动更快，并且更安全。
• 打包：使用容器镜像作为打包机制可以无缝地集成到现有的 CI/CD 管道中。
• 生态系统：利用 Kubernetes 生态系统可以访问许多设计来一起工作的工具和服务。

• 生态系统限制：Wasm 生态系统还在成长，它的广度目前还不及容器生态。
• 复杂性：初始设置可能相当复杂，有时还需要特权操作。
• 边车容器：在同一个 pod 里混用 Wasm 和容器可能行不通，这会影响到那些依赖边车容器的方案。

KvASM 是一个很棒的项目，它简化了在 Kubernetes 集群中运行 WebAssembly。它让我们预览了未来，即 Wasm 成为 Kubernetes 中的标准运行时，提供了一个比容器更快、更安全的替代选择。虽然有一些限制，运行 Wasm 在 Kubernetes 中的优势巨大，而 KvASM 桥接了这一阶段，直到 Wasm 支持更加广泛。

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