AWS: ECS Fargate + ELB的使用(CDK)

一、ECS定义

Amazon Elastic Container Service (Amazon ECS)是一种高度可扩展的快速容器管理服务，它又包含两种服务：

使用 Fargate 启动类型，它是基于Container的Serverless服务, 用户无需关心服务器，只需要上传自定义的镜像，剩下的工作交给Fargate 就可以了；注意这里host与pod的比例是1：1，也就是一个虚拟机对应于一个pod。
使用 EC2 启动类型，它是使用EC2作为服务器，用户是需要关心服务器的；注意这里host与pod的比例是1：many，也就是一个虚拟机对应多个pod。

注意：AWS Fargate 与AWS Lambda无服务底层技术是使用Firecracker，不是Kubernetes，参考这里

二、使用场景

下图是Amazon ECS 架构，一个Region下包含多个可用区(AZ)，一个ECS集群(Cluster)是跨多个可用区的，一个集群(Cluster)里包含一个或多个服务(Service)，一个服务(Service)里包含一个或多个任务(Task)，一个任务(Task)里包含一个或多个容器镜像(image)。

下图是它的常见使用案例，包含的内容如下：

首先开发人员需要创建自定义的镜像将其推送至Amazon ECR(EC2 Container Registry)
定义任务(Task)，它是ECS调度的最小单元，类似于K8S中的Pod，里面包含一个或多个容器镜像
创建服务(Service)，一个服务通常由多个一组同类的任务(Task)组成。
创建一个ELB(Elastic Load Balancer)，通过它将服务暴露出去
在ELB(Elastic Load Balancer)的前面，通常会配置一个API Gateway，实现服务治理。

三、Demo with Fargate

本节将通过AWS CDK创建一个ECS Fargate集群，然后将集群里的服务通过负载均衡器暴露给外网访问。

1. 运行命令，创建一个CDK项目

mkdir ecs-demo && cd ecs-demo
cdk init -l typescript

2. 创建一个Stack

import * as cdk from "@aws-cdk/core"; // 必须引入的包
import * as ecs from "@aws-cdk/aws-ecs"; // 我们使用ECS服务，那就引入此包
import * as ec2 from "@aws-cdk/aws-ec2"; // for VPC
import * as elbv2 from "@aws-cdk/aws-elasticloadbalancingv2"; // 使用负载均衡器，需要引入此包export class EcsFargateDemoStack extends cdk.Stack {constructor(scope: cdk.Construct, id: string, props?: cdk.StackProps) {super(scope, id, props);// 通常VPC已经默认创建好了，这一步是为了寻找现有的VPCconst vpc = ec2.Vpc.fromLookup(this, "Vpc", { isDefault: true });// 创建一个集群const cluster: ecs.Cluster = new ecs.Cluster(this, "FargateCluster", {vpc: vpc,});// 创建一个Task的定义，注意是FARGATE类型，同时也包含了cpu和内存const taskDefinition = new ecs.TaskDefinition(this, "cong-task", {compatibility: ecs.Compatibility.FARGATE,cpu: "512",memoryMiB: "1024",});// 向Task的定义里添加一个镜像，暴露80端taskDefinition.addContainer("cong-demo", {image: ecs.ContainerImage.fromRegistry("amazon/amazon-ecs-sample"),memoryLimitMiB: 512,}).addPortMappings({ containerPort: 80 });// 创建一个service，service里包含task的定义，期望运行的task数量是4const fargateService = new ecs.FargateService(this, "FargateService", {cluster: cluster,taskDefinition: taskDefinition,desiredCount: 4,serviceName: "Cong-Service",});// service有自动横向扩缩的功用，这里给task的数量定义一个扩缩范围fargateService.autoScaleTaskCount({maxCapacity: 10,minCapacity: 1,});// 创建一个load balancer，它是由监听器(listener)和目标组(targate group)组成const elb = new elbv2.ApplicationLoadBalancer(this, "Elb", {vpc: vpc,internetFacing: true, // 向外网暴露});const listener = elb.addListener("Listener", {port: 80,protocol: elbv2.ApplicationProtocol.HTTP,});listener.addTargets("service-A", {port: 80,targets: [fargateService],});// 输出load balancer的DNS name，直接在浏览器中打开它就可以访问到本服务了。new cdk.CfnOutput(this, "LB DNS NAME", {value: listener.loadBalancer.loadBalancerDnsName,});}
}

3. 部署

运行如下命令可将其直接部署到AWS云上，部署的方式实际上是通过CloudFormation进行部署的。

cdk deploy
# 运行它会在cdk.out文件夹下生成一个CloudFormation的模板
# cdk synth

四、Demo with EC2

本节将通过AWS CDK创建一个ECS EC2集群，然后将集群里的服务通过负载均衡器暴露给外网访问。

1. 创建一个新的stack

在原有项目上创建一个新的stack(ecs-demo-stack.ts)，如下代码上面的fargate的内容基本相同，注意如下注释部分是稍有区别的地方

import * as cdk from "@aws-cdk/core";
import * as ecs from "@aws-cdk/aws-ecs";
import * as ec2 from "@aws-cdk/aws-ec2";
import * as elbv2 from "@aws-cdk/aws-elasticloadbalancingv2";export class EcsDemoStack extends cdk.Stack {constructor(scope: cdk.Construct, id: string, props?: cdk.StackProps) {super(scope, id, props);const vpc = ec2.Vpc.fromLookup(this, "Vpc", { isDefault: true });const cluster: ecs.Cluster = new ecs.Cluster(this, "FargateCluster", {vpc: vpc,});// 1. 通过addCapacity方法可将EC2实例添加到集群之中，instanceType是必填项；spotPrice是选填的，如果填了它，那么它就是一个竞价型的实例，价格更便宜，这个数值可以在当前region下的ec2 console页面上找到。// 2. addCapacity方法返回的对象是AutoScalingGroup, 由此组管理了一组ecs实例// 3. 一个集群中是可以创建多个AutoScalingGroup的，比如：可以由8台标准实例和2台spot实例组成。cluster.addCapacity("DefaultAutoScalingGroupCapacity", {instanceType: new ec2.InstanceType("t3.micro"),desiredCapacity: 2,spotPrice: "0.1168",minCapacity: 1,maxCapacity: 10});// 注意这里compatibility的值是ec2const taskDefinition = new ecs.TaskDefinition(this, "ec2-task", {compatibility: ecs.Compatibility.EC2,cpu: "256",memoryMiB: "512",});taskDefinition.addContainer("nginx", {image: ecs.ContainerImage.fromRegistry("nginx"),memoryLimitMiB: 512,}).addPortMappings({ containerPort: 80 });const ec2Service = new ecs.Ec2Service(this, "Ec2Service", {cluster: cluster,taskDefinition: taskDefinition,desiredCount: 2,});// ec2Service.autoScaleTaskCount({//   maxCapacity: 11,//   minCapacity: 1// });const elb = new elbv2.ApplicationLoadBalancer(this, "Elb", {vpc: vpc,internetFacing: true,});const listener = elb.addListener("Listener", {port: 80,protocol: elbv2.ApplicationProtocol.HTTP,});const lbTargetGroup = new elbv2.ApplicationTargetGroup(this,"TargetGroup",{ vpc: vpc, port: 80, protocol: elbv2.ApplicationProtocol.HTTP });lbTargetGroup.addTarget(ec2Service);listener.addTargetGroups("TargetGroup1", {targetGroups: [lbTargetGroup],});new cdk.CfnOutput(this, "LB DNS NAME", {value: listener.loadBalancer.loadBalancerDnsName,});}
}

2. 填充bin/ecs-demo.ts

在bin/ecs-demo.ts文件中将此stack new出来。bin/ecs-demo.ts的文件内容如下：

#!/usr/bin/env node
import "source-map-support/register";
import * as cdk from "@aws-cdk/core";
import { EcsDemoStack } from "../lib/ecs-demo-stack";
import { EcsFargateDemoStack } from "../lib/ecs-fargate-demo-stack";const app = new cdk.App();
const env = {account: process.env.CDK_DEFAULT_ACCOUNT,region: process.env.CDK_DEFAULT_REGION,
};
new EcsDemoStack(app, "EcsDemoStack", { env });
new EcsFargateDemoStack(app, "EcsFargateDemoStack", { env });

3. 配置实例的扩缩(Instance Auto-Scaling)

如果你的应用是运行在AWS ECS Fargate上，那AWS会自动帮你管理好底层真实的虚拟机及以容器的调度，但如果你使用AWS ECS EC2的话，你预先创建的虚拟机实例数是固定的，它有可能随着task的增加被填满。

为了避免这个放置问题(placement error)，我们需要配置Auto-Scaling以便实例能够按需扩缩，代码如下：

const autoScalingGroup = cluster.addCapacity('DefaultAutoScalingGroup', {instanceType: new ec2.InstanceType("t2.xlarge"),minCapacity: 3,maxCapacity: 30,desiredCapacity: 3,// Give instances 5 minutes to drain running tasks when an instance is// terminated. This is the default, turn this off by specifying 0 or// change the timeout up to 900 seconds.taskDrainTime: Duration.seconds(300)
});autoScalingGroup.scaleOnCpuUtilization('KeepCpuHalfwayLoaded', {targetUtilizationPercent: 50
});

See the @aws-cdk/aws-autoscaling library for more autoscaling options you can configure on your instances.

五、参考链接

ECS官网
cdk ecs