SidecarSet
- 范例
- SidecarSet功能说明

SidecarSet

这个控制器支持通过 admission webhook 来自动为集群中创建的符合条件的 Pod 注入 sidecar 容器。这个注入过程和 istio 的自动注入方式很类似。除了在 Pod 创建时候注入外，SidecarSet 还提供了为运行时 Pod 原地升级其中已经注入的 sidecar 容器镜像的能力。

简单来说，SidecarSet 将 sidecar 容器的定义和生命周期与业务容器解耦。它主要用于管理无状态的 sidecar 容器，比如监控、日志等 agent。

范例

创建 SidecarSet

如下的 sidecarset.yaml 定义了一个 SidecarSet，其中包括了一个名为 sidecar1 的 sidecar 容器：

# sidecarset.yaml
apiVersion: apps.kruise.io/v1alpha1
kind: SidecarSet
metadata:
  name: test-sidecarset
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  updateStrategy:
    type: RollingUpdate
    maxUnavailable: 1
  containers:
  - name: sidecar1
    image: centos:6.7
    command: ["sleep", "999d"] # do nothing at all
    volumeMounts:
    - name: log-volume
    mountPath: /var/log
  volumes: # this field will be merged into pod.spec.volumes
  - name: log-volume
    emptyDir: {}

创建这个 YAML:

kubectl apply -f sidecarset.yaml

创建 Pod

定义一个匹配 SidecarSet selector 的 Pod：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  labels:
    app: nginx # matches the SidecarSet's selector
  name: test-pod
spec:
  containers:
  - name: app
    image: nginx:1.15.1

创建这个 Pod，你会发现其中被注入了 sidecar1 容器：

$ kubectl get pod
NAME       READY   STATUS    RESTARTS   AGE
test-pod   2/2     Running   0          118s

此时，SidecarSet status 被更新为：

$ kubectl get sidecarset test-sidecarset -o yaml | grep -A4 status
status:
  matchedPods: 1
  observedGeneration: 1
  readyPods: 1
  updatedPods: 1

更新sidecar container Image

更新sidecarSet中sidecar container的image=centos:7

$ kubectl edit sidecarsets test-sidecarset
# sidecarset.yaml
apiVersion: apps.kruise.io/v1alpha1
kind: SidecarSet
metadata:
  name: test-sidecarset
spec:
  containers:
    - name: sidecar1
      image: centos:7

此时，发现pod中的sidecar容器已经被更新为了centos:7，并且pod以及其它的容器没有重启。

$ kubectl get pods |grep test-pod
test-pod                            2/2     Running   1          7m34s
$ kubectl get pods test-pod -o yaml |grep 'image: centos'
    image: centos:7
$ kubectl describe pods test-pod
Events:
  Type    Reason     Age                 From               Message
  ----    ------     ----                ----               -------
  Normal  Killing    5m47s               kubelet            Container sidecar1 definition changed, will be restarted
  Normal  Pulling    5m17s               kubelet            Pulling image "centos:7"
  Normal  Created    5m5s (x2 over 12m)  kubelet            Created container sidecar1
  Normal  Started    5m5s (x2 over 12m)  kubelet            Started container sidecar1
  Normal  Pulled     5m5s                kubelet            Successfully pulled image "centos:7"

SidecarSet功能说明

一个简单的 SidecarSet yaml 文件如下：

apiVersion: apps.kruise.io/v1alpha1
kind: SidecarSet
metadata:
  name: sidecarset
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: sample
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx:alpine
  initContainers:
  - name: init-container
    image: busybox:latest
    command: [ "/bin/sh", "-c", "sleep 5 && echo 'init container success'" ]
  updateStrategy:
    type: RollingUpdate
  namespace: ns-1

spec.selector 通过label的方式选择需要注入、更新的pod，支持matchLabels、MatchExpressions两种方式，详情请参考：https://kubernetes.io/docs/concepts/overview/working-with-objects/labels/
spec.containers 定义需要注入、更新的pod.spec.containers容器，支持完整的k8s container字段，详情请参考：https://kubernetes.io/docs/concepts/containers/
spec.initContainers 定义需要注入的pod.spec.initContainers容器，支持完整的k8s initContainer字段，详情请参考：https://kubernetes.io/docs/concepts/workloads/pods/init-containers/
- 注入initContainers容器默认基于container name升级排序
- initContainers只支持注入，不支持pod原地升级
spec.updateStrategy sidecarSet更新策略，type表明升级方式：
- NotUpdate 不更新，此模式下只会包含注入能力
- RollingUpdate 注入+滚动更新，包含了丰富的滚动更新策略，后面会详细介绍
spec.namespace sidecarset默认在k8s整个集群范围内生效，即对所有的命名空间生效（除了kube-system, kube-public），当设置该字段时，只对该namespace的pod生效

sidecar container注入

sidecar 的注入只会发生在 Pod 创建阶段，并且只有 Pod spec 会被更新，不会影响 Pod 所属的 workload template 模板。 spec.containers除了默认的k8s container字段，还扩展了如下一些字段，来方便注入：

apiVersion: apps.kruise.io/v1alpha1
kind: SidecarSet
metadata:
  name: sidecarset
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: sample
  containers:
    # default K8s Container fields
  - name: nginx
    image: nginx:alpine
    volumeMounts:
    - mountPath: /nginx/conf
      name: nginx.conf
    # extended sidecar container fields
    podInjectPolicy: BeforeAppContainer
    shareVolumePolicy:
      type: disabled | enabled
    transferEnv:
    - sourceContainerName: main
      envName: PROXY_IP    
  volumes:
  - Name: nginx.conf
    hostPath: /data/nginx/conf

podInjectPolicy 定义container注入到pod.spec.containers中的位置
- BeforeAppContainer(默认) 注入到pod原containers的前面
- AfterAppContainer 注入到pod原containers的后面
数据卷共享
- 共享指定卷：通过 spec.volumes 来定义 sidecar 自身需要的 volume，详情请参考：https://kubernetes.io/docs/concepts/storage/volumes/
- 共享所有卷：通过 spec.containers[i].shareVolumePolicy.type = enabled | disabled 来控制是否挂载pod应用容器的卷，常用于日志收集等 sidecar，配置为 enabled 后会把应用容器中所有挂载点注入 sidecar 同一路经下(sidecar中本身就有声明的数据卷和挂载点除外）
环境变量共享
- 可以通过 spec.containers[i].transferEnv 来从别的容器获取环境变量，会把名为 sourceContainerName 容器中名为 envName 的环境变量拷贝到本容器

sidecar更新策略

SidecarSet不仅支持sidecar容器的原地升级，而且提供了非常丰富的升级、灰度策略。

分批发布

Partition 的语义是 保留旧版本 Pod 的数量或百分比，默认为 0。这里的 partition 不表示任何 order 序号。

如果在发布过程中设置了 partition:

如果是数字，控制器会将 (replicas - partition) 数量的 Pod 更新到最新版本。
如果是百分比，控制器会将 (replicas * (100% - partition)) 数量的 Pod 更新到最新版本。

apiVersion: apps.kruise.io/v1alpha1
kind: SidecarSet
metadata:
  name: sidecarset
spec:
  # ...
  updateStrategy:
    type: RollingUpdate
    partition: 90

假设该SidecarSet关联的pod数量是100个，则本次升级只会升级10个，保留90个。

最大不可用数量

MaxUnavailable 是发布过程中保证的，同一时间下最大不可用的 Pod 数量，默认值为 1。用户可以将其设置为绝对值或百分比（百分比会被控制器按照selected pod做基数来计算出一个背后的绝对值）。

apiVersion: apps.kruise.io/v1alpha1
kind: SidecarSet
metadata:
  name: sidecarset
spec:
  # ...
  updateStrategy:
    type: RollingUpdate
    maxUnavailable: 20%

注意，maxUnavailable 和 partition 两个值是没有必然关联。举例：

当 {matched pod}=100,partition=50,maxUnavailable=10，控制器会发布 50 个 Pod 到新版本，但是发布窗口为 10，即同一时间只会发布 10 个 Pod，每发布好一个 Pod 才会再找一个发布，直到 50 个发布完成。
当 {matched pod}=100,partition=80,maxUnavailable=30，控制器会发布 20 个 Pod 到新版本，因为满足 maxUnavailable 数量，所以这 20 个 Pod 会同时发布。

发布暂停

用户可以通过设置 paused 为 true 暂停发布，此时对于新创建的、扩容的pod依旧会实现注入能力，已经更新的pod会保持更新后的版本不动，还没有更新的pod会暂停更新。

apiVersion: apps.kruise.io/v1alpha1
kind: SidecarSet
metadata:
  name: sidecarset
spec:
  # ...
  updateStrategy:
    type: RollingUpdate
    paused: true

金丝雀发布

对于有金丝雀发布需求的业务，可以通过strategy.selector来实现。方式：对于需要率先金丝雀灰度的pod打上固定的labels[canary.release] = true，再通过strategy.selector.matchLabels来选中该pod

apiVersion: apps.kruise.io/v1alpha1
kind: SidecarSet
metadata:
  name: sidecarset
spec:
  # ...
  updateStrategy:
    type: RollingUpdate
    selector:
      matchLabels:
      - canary.release: true

发布顺序控制

默认对升级的pod排序，保证多次升级的顺序一致
默认选择优先顺序是（越小优先级越高）： unscheduled < scheduled, pending < unknown < running, not-ready < ready, newer pods < older pods
scatter打散排序

scatter打散顺序

打散策略允许用户定义将符合某些标签的 Pod 打散到整个发布过程中。比如，一个 SidecarSet所管理的pod为10，如果下面有 3 个 Pod 带有 foo=bar 标签，且用户在打散策略中设置了这个标签，那么这 3 个 Pod 会被放在第 1、6、10 个位置发布。

apiVersion: apps.kruise.io/v1alpha1
kind: SidecarSet
metadata:
  name: sidecarset
spec:
  # ...
  updateStrategy:
    type: RollingUpdate
    scatterStrategy:
    - key: foo
      value: bar

注意：如果使用 scatter 策略，建议只设置一对 key-value 做打散，会比较好理解。

Sidecar热升级特性

FEATURE STATE: Kruise v0.9.0

SidecarSet原地升级会先停止旧版本的容器，然后创建新版本的容器。这种方式更加适合不影响Pod服务可用性的sidecar容器，比如说：日志收集Agent。

但是对于很多代理或运行时的sidecar容器，例如Istio Envoy，这种升级方法就有问题了。Envoy作为Pod中的一个代理容器，代理了所有的流量，如果直接重启，Pod服务的可用性会受到影响。如果需要单独升级envoy sidecar，就需要复杂的grace终止和协调机制。所以我们为这种sidecar容器的升级提供了一种新的解决方案。

# sidecarset.yaml
apiVersion: apps.kruise.io/v1alpha1
kind: SidecarSet
metadata:
  name: test-sidecarset
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: main
  containers:
  - name: nginx-sidecar
    image: nginx:1.18
    lifecycle:
      postStart:
        exec:
          # If the environment variable SIDECARSET_VERSION=1, this is the first time sidecar container has been started, and it exit without doing anything
          # If the environment variable SIDECARSET_VERSION>1, indicates that this is a hot upgrade of sidecar container,
          # then the script needs to complete the migration in the hot upgrade
          command:
          - /bin/bash
          - -c
          - /usr/local/bin/nginx-agent migrate
    upgradeStrategy:
      upgradeType: HotUpgrade
      hotUpgradeEmptyImage: empty:1.0.0

upgradeType: HotUpgrade代表该sidecar容器的类型是hot upgrade，将执行热升级方案
hotUpgradeEmptyImage: 当热升级sidecar容器时，业务必须要提供一个empty容器用于热升级过程中的容器切换。empty容器同sidecar容器具有相同的配置（除了镜像地址），例如：command, lifecycle, probe等，但是它不做任何工作。
lifecycle.postStart: 状态迁移，该过程完成热升级过程中的状态迁移，该脚本需要由业务根据自身的特点自行实现，例如：nginx热升级需要完成Listen FD共享以及流量排水（reload）

热升级特性总共包含以下两个过程：

Pod创建时，注入热升级容器
原地升级时，完成热升级流程

注入热升级容器

Pod创建时，SidecarSet Webhook将会注入两个容器：

{sidecarContainer.name}-1: 如下图所示 envoy-1，这个容器代表正在实际工作的sidecar容器，例如：envoy:1.16.0
{sidecarContainer.name}-2: 如下图所示 envoy-2，这个容器是业务配置的hotUpgradeEmptyImage容器，例如：empty:1.0，用于后面的热升级机制

热升级流程

热升级流程主要分为一下三个步骤：

Upgrade: 将empty容器升级为当前最新的sidecar容器，例如：envoy-2.Image = envoy:1.17.0
Migration: lifecycle.postStart完成热升级流程中的状态迁移，当迁移完成后退出
Reset: 状态迁移完成后，热升级流程将设置envoy-1容器为empty镜像，例如：envoy-1.Image = empty:1.0

上述三个步骤完成了热升级中的全部流程，当对Pod执行多次热升级时，将重复性的执行上述三个步骤。

设计文档请参考: proposals sidecarset hot upgrade

当前已知的利用SidecarSet热升级机制的案例：

ALIYUN ASM 实现了Service Mesh中数据面的无损升级

SidecarSet状态说明

通过sidecarset原地升级sidecar容器时，可以通过SidecarSet.Status来观察升级的过程

# kubectl describe sidecarsets sidecarset-example
Name:         sidecarset-example
Kind:         SidecarSet
Status:
  Matched Pods:         10  # 该sidecarset注入、管理的pod数量
  Updated Pods:         5   # 5个pod已经更新到最新的SidecarSet中的容器版本
  Ready Pods:           8   # Matched Pods中pod.status.condition.Ready = true的数量
  Updated Ready Pods:   3   # Updated Pods && Ready Pods数量