火山引擎弹性容器实例 VCI 是一种无服务器 Serverless 和容器化的计算服务，通过 Virtual Kubelet 技术与火山引擎容器服务无缝结合，提供弹性计算和 Kubernetes 编排能力。
来源 | 火山引擎云原生团队
在 Kubernetes 和容器化技术愈发成熟的今日，越来越多企业开始将业务应用迁移到云上，采用云原生架构支持业务高速稳定地发展。
而随着云计算向开发流程纵深发展，Serverless 架构的成熟让云原生技术进入全新阶段——Serverless 把公有云弹性伸缩、免运维、快速接入等特性发挥到了极致，极大降低了用户的使用成本，让用户和企业只需要专注于其业务逻辑，实现真正意义上的敏捷开发。
为了更好帮助企业业务应用真正践行 Serverless 化的新型云原生思想，火山引擎云原生团队正在从理念、系统设计、架构设计等多方面推进产品的升级和创新，以充分发挥 Serverless 的优势及价值。
传统 Kubernetes 架构一般以节点为中心，即技术团队需要基于云服务器等资源节点搭建集群，并围绕节点进行运维管理的传统 Kubernetes 集群架构。
随着业务规模的扩大和节点数的增加，这种架构在容器应用的部署和运行等方面往往 存在诸多局限性， 主要表现在以下几个方面：
- 节点运维复杂：用户需要自行管理和维护节点，具体包括节点的配置与初始化、操作系统更新与升级、安全性管理、运行监控与日志采集分析、故障恢复、网络管理、存储管理、扩缩容、资源规划与分配，以及资源成本管理等复杂且繁琐的节点运维工作；
- 资源利用率低：节点预留固定资源，即便实际工作负载所需资源量较少，也无法降低节点资源占用；节点资源碎片率较高，分布在各个节点之上的部分未使用的资源难以被有效聚合，无法充分利用；资源过度分配，为了避免性能瓶颈，往往倾向于按照最大负载规划资源，难以预测实际需求，可能造成大量资源闲置；
- 资源扩容速度慢：容器应用可能会经历突发流量，需要快速扩展以响应增加的负载。在传统以节点为中心的架构中，计算资源的扩展往往需要创建和配置新的云服务器节点，这个过程可能需要几分钟，无法实现即时扩展。
火山引擎弹性容器实例（Volcengine Container Instance，简称 VCI）是针对上述情况推出的新型云原生方案，它抽象自字节跳动内部多年云原生技术积累， 是一种 Serverless 和容器化的计算服务——
通过 Virtual Kubelet 技术与火山引擎容器服务 VKE 无缝结合，弹性容器实例 VCI 可以为用户提供弹性计算和 Kubernetes 编排能力，支持秒级启动、高并发创建、沙箱容器安全隔离。
通过融合 Serverless 和容器的优势，弹性容器实例 VCI 能为企业提供一个高效、可靠和安全的运行环境，使用户能够专注于开发和运行云原生架构的应用程序，而无需关心底层基础设施的管理和维护，并且仅为业务实际运行所需要的资源付费，帮助企业更加合理地控制用云成本。
在传统自建 Kubernetes 集群的架构中，无论是控制平面还是数据平面，作为容器组 Pod 运行的载体，节点都位于 Kubernetes 架构的核心位置，当节点计算资源不足时，需要先通过增加节点来补充计算资源，才能支持业务工作负载的部署或者扩容。
在云上，以火山引擎容器服务 VKE 为代表的各类托管 Kubernetes 服务会代替用户管理和运维 Kubernetes 控制平面，提供具有 SLA 保障的托管服务。而对于运行用户实际业务工作负载的数据平面而言，则通常需要用户自行运维工作节点，并需要根据业务特征对节点所提供的计算资源进行提前规划，如在业务高峰需要进行提前扩容，在业务低谷则需要缩容。
因此，在传统以节点为核心的 Kubernetes 架构中，节点运维往往需要耗费技术团队大量精力；同时，如何平衡资源超前规划与资源成本问题，也成为企业进入“精细化用云”时代后不得不思考的问题。
弹性容器实例 VCI 提供了 Serverless 和容器化的计算服务，每个 VCI 只会为单个 Pod 提供运行环境和计算资源，用户无需关心底层节点的运维和容量规划，只需要按需部署容器应用即可。而在使用 VCI 部署容器应用时，可以使用原生的 Kubernetes 语义，与节点中心的架构并无区别。
在资源层面，弹性容器实例 VCI 以火山引擎计算基础设施作为资源池，提供多种资源类型的容器计算资源，方便用户根据业务需要灵活选择。同时，用户也无需关注资源容量规划问题，VCI 提供海量计算资源，不会出现传统节点中心架构下常见的 Pod 漂移（Drift）和重调度（Rescheduling）等现象，而进一步造成服务中断、性能波动、数据不一致、调度延迟等问题。
最后，容器服务 VKE 与弹性容器实例 VCI 的无缝集成，不仅实现了 Kubernetes 集群控制平面全托管，同时也为用户提供了数据平面（即弹性容器实例 VCI）的 Serverless 化全托管、免运维、安全隔离，极大地降低用户在 Kubernetes 基础设施上的运维成本，并且省去了容量规划的复杂性，从而使用户可以将更多精力聚焦于自身业务应用。
弹得省
根据 Flexera 在《2022 年云状态报告》披露的调查数据，受访企业自评估云成本浪费达 32%，“成本”已连续三年成为企业最关注的用云挑战之一——“精细化用云”开始得到越来越多企业的重视，如何在满足业务发展需求的同时节省云上成本开销，成为企业用云所需要解决的一项重要挑战。
弹性容器实例 VCI 在产品设计之初就围绕企业“云成本控制”的需求，强调按照实际使用资源量精细化计费，支持多种计费模式，助力企业真正用好云。
精细化计费：弹性容器实例 VCI 按照用户容器组（Pod）实际使用的资源计费，计费资源包括 vCPU、内存、GPU 等。同时 VCI 实例的计费时长为其运行时长，即用户 Pod 从下载容器镜像开始到停止运行为止所使用的时间，精确到秒级，真正实现了按实际用量计费。
提升装箱率：在云原生架构下，相较于传统计算资源，弹性容器实例的另一优势是减少闲置资源、提升装箱率，从而降低用户的计算资源使用成本。具体而言，Kubernetes 集群使用云服务器 ECS 作为工作节点时，需要在节点上运行 Kubernetes 所需的系统组件，因此需要预留部分计算资源，存在一定额外成本；而若使用弹性容器实例 VCI 作为计算资源，则只需要为业务 Pod 实际使用资源付费：
- 示例：运行 3 个业务 Pod，其对于 vCPU 的资源需求分为 16C、8C、8C
- 使用 ECS：至少需要 2 台 32C vCPU 的 ECS 节点（需要在每个节点为系统预留资源）
- 使用 VCI：创建 3 个与 Pod 所需资源相等的 VCI 实例，即 32 C 计算资源（无任何资源闲置）
丰富计费方式：当前弹性容器实例 VCI 已正式支持按量计费，并将上线抢占式实例（Spot）付费模式的邀测活动，同时预留实例、弹性预约实例等预付费模式也有计划支持。通过提供多种付费模式，我们希望能帮助用户进一步优化对计算资源的成本管理和预算编制，针对不同业务场景选用不同付费模式，从而更好地协调业务资源需求与用云成本规划。
弹得出
弹性容器实例 VCI 充分整合了火山引擎的计算资源基础设施进行算力供给，并且根据不同的底层硬件能力提供了多种实例规格族供用户选择，提供差异化的计算、存储、网络性能，支持覆盖多种业务应用和服务场景。
CPU 通用型规格族：如通用算力型 u1、通用型 n3i 等，提供了均衡的 vCPU、内存、网络能力，可以满足大多数场景下的服务需求。
GPU 计算型规格族：如 GPU 计算型 gni2（搭载 NVIDIA A10 GPU 显卡）、GPU 计算型 g1v（搭载 NVIDIA V100 GPU 显卡）等，可在大模型训练、文本与图像生成、任务推理等各类 AI 计算类场景下提供高性价比使用体验。
最新推出的 通用算力型 u1 实例规格族 依托火山引擎资源池化技术和智能调度算法进行动态资源管理，能够为企业提供稳定的算力供应，并且支持多种处理器以及处理器内存的灵活配比，从 0.25C-0.5Gi、0.5C-1Gi、1C-2Gi 等细粒度小规格到 24C-48Gi、32C-256Gi 等大规格可供任意选择，具有极高的性价比！
背靠庞大的算力资源供给，弹性容器实例 VCI 也为用户提供了业界领先的弹性资源优先级调度策略：结合容器服务 VKE，我们支持用户通过自定义资源策略（ResourcePolicy）将弹性调度到云服务器 ECS、弹性容器实例 VCI 等不同类型算力资源池，并根据实际业务场景按照百分比阈值、优先级控制等策略进行调度分配。
这意味着用户可以将云服务器 ECS 算力资源池和弹性容器实例 VCI 算力资源池结合使用，享用海量火山引擎计算资源；同时，结合容器集群中的 Cluster Autoscaler 能力和 VCI，即便容器集群中未提前申请计算资源，用户也能够及时获得弹性资源高效支撑业务应用。
弹得快
面对在线业务不可预测的业务流量洪峰，确保业务运行稳定与用户体验至关重要；在业务发展的关键时刻，快速弹出计算资源与快速启用业务应用也非常关键。弹性容器实例同样天然适配这些场景。
一方面，火山引擎弹性容器实例（VCI）的弹性能力可满足分钟级数万核 vCPU 计算资源的需求，保证在业务需要时，快速弹出充足计算资源。当流量洪峰结束，业务工作负载降低时亦可迅速释放弹性计算资源，让用云成本更加节约。
另一方面，容器镜像拉取的耗时往往较长，这一点在大规模 Pod 并发启动的情况下更加严重。弹性容器实例 VCI 不仅具备 VKE 提供的多种容器镜像加速能力，如容器镜像延迟加载（镜像懒加载）、P2P 容器镜像分发等（详见 《大规模并发下如何加快 Pod 启动速度》 ），也拥有容器镜像缓存能力这样的特有加速能力，根据实际测试数据，容器镜像缓存可以使容器镜像（数据量在百 G 以内）的 Pod 的整体启动耗时控制在十秒级别， 帮助用户大幅提升效率、降低云成本。
自 2022 年正式上线以来，弹性容器实例 VCI 服务了诸多大中型企业客户，在字节跳动内外部业务场景中得到了充分的实践检验。火山引擎云原生团队也基于客户服务经验，不断打磨产品能力，持续提升产品服务的质量和稳定性：
- 在生态集成方面，弹性容器实例 VCI 不仅持续增强与 Kubernetes 生态的集成，能够与火山引擎容器服务 VKE 无缝集成，使客户能够更容易地在云原生环境中部署和管理容器应用；
- 在分布式容器镜像启动加速方面，VCI 与火山引擎镜像仓库 CR 等产品协同改进 Dragonfly 架构，进一步增强了镜像分发到 VCI 中的效率与可靠性；
- VCI 所特有的容器镜像缓存加速能力，更好地解决了大规模并发、大型容器镜像场景下的 Pod 启动速度慢与镜像拉取成功率低等问题，减轻镜像仓库压力；
- 在计算资源规格的多样性方面，VCI 在 2023 年推出了更多的可选资源，如基于火山引擎自研 DPU 全卸载架构的全新通用计算型实例 n3i，屏蔽后端服务器差异，理论具有无限资源池的通用算力型实例 u1 等。
面向 2024 年，弹性容器实例 VCI 将持续在 Serverless Kubernetes 产品架构与形态下持续精进与探索，为内外部更多客户提供基础设施免运维、计算资源免规划、极致弹性的 Serverless 容器化产品与服务，能够更好地支持客户在 AIGC、生信科学计算、社交电商等业务场景的多种 GPU 和 CPU 的算力需求。
欢迎感兴趣的用户扫码咨询、使用！
相关链接
[1] 火山引擎: www.volcengine.com
[2] 火山引擎 VKE: www.volcengine.com/product/vke
[3] 火山引擎 VCI: www.volcengine.com/docs/6460/76908
火山引擎云原生团队
火山引擎云原生团队主要负责火山引擎公有云及私有化场景中 PaaS 类产品体系的构建，结合字节跳动多年的云原生技术栈经验和最佳实践沉淀，帮助企业加速数字化转型和创新。产品包括容器服务、镜像仓库、分布式云原生平台、函数服务、服务网格、持续交付、可观测服务等。