详解容器设计模式

（注：本文转载自阿里巴巴云原生课堂理解 Pod 和容器设计模式）

在基本了解什么是Pod的基础上，详细介绍一下 Kubernetes 非常提倡的一个概念，叫做容器设计模式。

接下来将会用一个例子来给大家进行讲解。

比如我现在有一个非常常见的一个诉求：我现在要发布一个应用，这个应用是 JAVA 写的，有一个 WAR 包需要把它放到 Tomcat 的 web APP 目录下面，这样就可以把它启动起来了。可是像这样一个 WAR 包或 Tomcat 这样一个容器的话，怎么去做，怎么去发布？这里面有几种做法。

• 第一种方式：可以把 WAR 包和 Tomcat 打包放进一个镜像里面。但是这样带来一个问题，就是现在这个镜像实际上揉进了两个东西。那么接下来，无论是我要更新 WAR 包还是说我要更新 Tomcat，都要重新做一个新的镜像，这是比较麻烦的；

• 第二种方式：就是镜像里面只打包 Tomcat。它就是一个 Tomcat，但是需要使用数据卷的方式，比如说 hostPath，从宿主机上把 WAR 包挂载进我们 Tomcat 容器中，挂到我的 web APP 目录下面，这样把这个容器启用起来之后，里面就能用了。

但是这时会发现一个问题：这种做法一定需要维护一套分布式存储系统。因为这个容器可能第一次启动是在宿主机 A 上面，第二次重新启动就可能跑到 B 上去了，容器它是一个可迁移的东西，它的状态是不保持的。所以必须维护一套分布式存储系统，使容器不管是在 A 还是在 B 上，都可以找到这个 WAR 包，找到这个数据。

注意，即使有了分布式存储系统做 Volume，你还需要负责维护 Volume 里的 WAR 包。比如：你需要单独写一套 Kubernetes Volume 插件，用来在每次 Pod 启动之前，把应用启动所需的 WAR 包下载到这个 Volume 里，然后才能被应用挂载使用到。

这样操作带来的复杂程度还是比较高的，且这个容器本身必须依赖于一套持久化的存储插件（用来管理 Volume 里的 WAR 包内容）。

InitContainer

在 Kubernetes 里面，像这样的组合方式，叫做 Init Container。

还是同样一个例子：在上图的 yaml 里，首先定义一个 Init Container，它只做一件事情，就是把 WAR 包从镜像里拷贝到一个 Volume 里面，它做完这个操作就退出了，所以 Init Container 会比用户容器先启动，并且严格按照定义顺序来依次执行。

然后，这个关键在于刚刚拷贝到的这样一个目的目录：APP 目录，实际上是一个 Volume。而我们前面提到，一个 Pod 里面的多个容器，它们是可以共享 Volume 的，所以现在这个 Tomcat 容器，只是打包了一个 Tomcat 镜像。但在启动的时候，要声明使用 APP 目录作为我的 Volume，并且要把它们挂载在 Web APP 目录下面。

而这个时候，由于前面已经运行过了一个 Init Container，已经执行完拷贝操作了，所以这个 Volume 里面已经存在了应用的 WAR 包：就是 sample.war。等到第二步执行启动这个 Tomcat 容器的时候，去挂这个 Volume，一定能在里面找到前面拷贝来的 sample.war。

像上面这样的做法，在 Kubernetes 里面就是一个非常经典的容器设计模式，叫做：“Sidecar”。

容器设计模式：Sidecar

什么是 Sidecar？就是说在 Pod 里面，可以定义一些专门的容器，来执行主业务容器所需要的一些辅助工作，比如我们前面举的例子，其实就干了一个事儿，这个 Init Container，它就是一个 Sidecar，它只负责把镜像里的 WAR 包拷贝到共享目录里面，以便被 Tomcat 能够用起来。回顾xx中的infra container，不就是一个init container吗？

其它有哪些操作呢？比如说：

• 原本需要在容器里面执行 SSH 需要干的一些事情，可以写脚本、一些前置的条件，其实都可以通过像 Init Container 或者另外像 Sidecar 的方式去解决；

• 日志收集，日志收集本身是一个进程，是一个小容器，那么就可以把它打包进 Pod 里面去做这个收集工作；

• Debug 应用，实际上现在 Debug 整个应用都可以在应用 Pod 里面再次定义一个额外的小的 Container，它可以去 exec 应用 pod 的 namespace；

• 查看其他容器的工作状态，这也是它可以做的事情。不再需要去 SSH 登陆到容器里去看，只要把监控组件装到额外的小容器里面就可以了，然后把它作为一个 Sidecar 启动起来，跟主业务容器进行协作，所以同样业务监控也都可以通过 Sidecar 方式来去做。

这种做法一个非常明显的优势就是将辅助功能从业务容器解耦了，所以能够独立发布 Sidecar 容器，并且更重要的是这个能力是可以重用的。事实上，任何设计模式的优势归结起来不就是解耦和复用吗！

下面介绍 Sidecar 设计模式的几种常用场景。

Sidecar：应用与日志收集

业务容器将日志写在一个 Volume 里面，而由于 Volume 在 Pod 里面是被共享的，所以日志容器 —— 即 Sidecar 容器一定可以通过共享该 Volume，直接把日志文件读出来，然后存到远程存储里面，或者转发到其他容器。现在业界常用的 Fluentd 日志进程或日志组件，基本上都是这样的工作方式。

Sidecar：代理容器proxy

假如现在有个 Pod 需要访问一个外部系统，或者一些外部服务，但是这些外部系统是一个集群，那么这个时候如何通过一个统一的、简单的方式，用一个 IP 地址，就把这些集群都访问到呢？这个时候，就可以通过 Sidecar 代理容器。

Sidecar：适配器容器

现在业务暴露出来的 API，比如说有个 API 的一个格式是 A，但是现在有一个外部系统要去访问我的业务容器，它只知道的一种格式是 API B ,所以要做一个工作，就是把业务容器怎么想办法改掉，要去改业务代码。但实际上，你可以通过一个 Adapter 帮你来做这层转换。

现在有个例子：原先业务容器暴露出来的监控接口是 /metrics，可是现在，这个监控系统升级了，它访问的 URL 是 /health，新系统只认得暴露出 /health 的 URL，才能去做监控，/metrics 不认识。那这个怎么办？那就需要改代码了，但可以不去改代码，而是额外写一个 Adapter，用来把所有对 /health 的这个请求转发给 /metrics 就可以了，所以这个 Adapter 对外暴露的是 /health 这样一个监控的 URL，这就可以了，你的业务就又可以工作了。

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总结

本文主要讲解的就是容器的设计模式：Sidecar。Sidecar 模式（或者说Sidecar容器）的主要作用就是把业务容器与非业务容器解耦，使得应用的打包、发布工作能够更加user-friendly。在定义Pod的yaml文件中，我们可以设置相应的initContainer字段，这就是所谓的Sidecar容器，它总是比其他应用容器先启动。

本文还介绍了几种常见的使用Sidecar设计模式的场景，比如日志的收集、做代理、适配等等。