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版本:v1.6

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

注意:从 Kruise v1.3.0 版本开始,SidecarSet 不再默认排除 Namespace kube-system, kube-public。如果你有排除特定 Namespace 的需求,请使用如下 namespace selector 的方式。

namespace selector

FEATURE STATE: Kruise v1.4.0

spec.namespace 字段只能指定一个Namespace,并且不能排除的一些特定的Namespace。如果面对一些复杂的 namespace selector 场景,推荐使用 namespaceSelector 字段:

apiVersion: apps.kruise.io/v1alpha1
kind: SidecarSet
metadata:
name: sidecarset
spec:
...
namespaceSelector:
matchLabels:
environment: production
# matchExpressions:
# - {key: tier, operator: In, values: [frontend, middleware]}

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
- sourceContainerNameFrom:
fieldRef:
apiVersion: "v1"
fieldPath: "metadata.labels['cName']"
# fieldPath: "metadata.annotations['cName']"
envName: TC
volumes:
- name: nginx.conf
hostPath:
path: /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
    • sourceContainerNameFrom 支持 downwardAPI 来获取容器name,比如:metadata.name, metadata.labels['<KEY>'], metadata.annotations['<KEY>']

注入暂停

FEATURE STATE: Kruise v0.10.0

对于已经创建的 SidecarSet,可通过设置 spec.injectionStrategy.paused=true 实现sidecar container的暂停注入:

apiVersion: apps.kruise.io/v1alpha1
kind: SidecarSet
metadata:
name: sidecarset
spec:
... ...
injectionStrategy:
paused: true

上述方法只作用于新创建的 Pod,对于已注入 Pod 的存量 sidecar container 不产生任何影响。

imagePullSecrets

FEATURE STATE: Kruise v0.10.0

SidecarSet 可以通过配置 spec.imagePullSecrets,来配合 Secret 拉取私有 sidecar 镜像。其实现原理为: 当sidecar注入时,SidecarSet 会将其 spec.imagePullSecrets 注入到 Pod 的 spec.imagePullSecrets

apiVersion: apps.kruise.io/v1alpha1
kind: SidecarSet
metadata:
name: sidecarset
spec:
... ....
imagePullSecrets:
- name: my-secret

特别注意: 对于需要拉取私有 sidecar 镜像的 Pod,用户必需确保这些 Pod 所在的命名空间中已存在对应的 Secret,否则会导致拉取私有镜像失败。

sidecar注入时版本控制

FEATURE STATE: Kruise v1.3.0

SidecarSet 通过 ControllerRevision 记录了关于 containersvolumesinitContainersimagePullSecretspatchPodMetadata 等字段的历史版本,并允许用户在 Pod 创建时选择特定的历史版本进行注入。 基于这一特性,用户可以规避在 SidecarSet 灰度发布时,因Deployment 等 Workload 扩容、升级等操作带来的 SidecarSet 发布风险。如果不选择注入版本,SidecarSet 将对重建 Pod 默认全都注入最新版本 Sidecar。

注:SidecarSet 相关 ControllerRevision 资源被放置在了与 Kruise-Manager 相同的命名空间中,用户可以使用 kubectl get controllerrevisions -n kruise-system -l kruise.io/sidecarset-name=<your-sidecarset-name> 来查看。此外,用户还可以通过 SidecarSet 的 status.latestRevision 字段看到当前版本对应的 ControllerRevision 名称,以方便自行记录。

通过 ControllerRevision 名称指定注入的 Sidecar 版本

apiVersion: apps.kruise.io/v1alpha1
kind: SidecarSet
metadata:
name: sidecarset
spec:
...
injectionStrategy:
revision:
revisionName: <specific-controllerRevision-name>

通过自定义版本标识指定注入的 Sidecar 版本

用户可以通过在发版时,同时给 SidecarSet 打上 apps.kruise.io/sidecarset-custom-version=<your-version-id> 来标记每一个历史版本,SidecarSet 会将这个 label 向下带入到对应的 ControllerRevision 对象,以便用户进行筛选,并且允许用户在选择注入历史版本时,使用该 <your-version-id> 来进行描述。

假设用户只想灰度 10% 的 Pods 到 version-2,并且对于新创建的 Pod 希望都注入更加稳定的 version-1 版本来控制灰度风险:

apiVersion: apps.kruise.io/v1alpha1
kind: SidecarSet
metadata:
name: sidecarset
labels:
apps.kruise.io/sidecarset-custom-version: version-2
spec:
...
updateStrategy:
partition: 90%
injectionStrategy:
revision:
customVersion: version-1

以上两种版本选择方式,任选其一即可。

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。

更新暂停

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
  • 增强的 priority(优先级) 和 scatter(打散) 策略来允许用户自定义发布顺序。

优先级策略

FEATURE STATE: Kruise v1.5.0

这个策略定义了控制器计算 Pod 发布优先级的规则,所有需要更新的 Pod 都会通过这个优先级规则计算后排序。 目前 priority 可以通过 weight(权重) 和 order(序号) 两种方式来指定。

  • weight: Pod 优先级是由所有 weights 列表中的 term 来计算 match selector 得出。如下:
apiVersion: apps.kruise.io/v1alpha1
kind: SidecarSet
spec:
# ...
updateStrategy:
priorityStrategy:
weightPriority:
- weight: 50
matchSelector:
matchLabels:
test-key: foo
- weight: 30
matchSelector:
matchLabels:
test-key: bar
  • order: Pod 优先级是由 orderKey 的 value 决定,这里要求对应的 value 的结尾能解析为 int 值。比如 value "5" 的优先级是 5,value "sts-10" 的优先级是 10。
apiVersion: apps.kruise.io/v1alpha1
kind: SidecarSet
spec:
# ...
updateStrategy:
priorityStrategy:
orderPriority:
- orderedKey: some-label-key

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。

apiVersion: apps.kruise.io/v1alpha1
kind: SidecarSet
metadata:
name: hotupgrade-sidecarset
spec:
selector:
matchLabels:
app: hotupgrade
containers:
- name: sidecar
image: openkruise/hotupgrade-sample:sidecarv1
imagePullPolicy: Always
lifecycle:
postStart:
exec:
command:
- /bin/sh
- /migrate.sh
upgradeStrategy:
upgradeType: HotUpgrade
hotUpgradeEmptyImage: openkruise/hotupgrade-sample:empty
  • 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:

  1. Pod创建时,注入热升级容器
  2. 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:

  1. {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
  2. {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

sidecarset hotupgrade_injection

热升级流程

热升级流程主要分为一下三个步骤:

  1. 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
  2. Migration: lifecycle.postStart完成热升级流程中的状态迁移,当迁移完成后退出。(注意:PostStartHook在迁移过程中必须阻塞,迁移完成后退出。)
  3. 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。

sidecarset hotupgrade

Migration Demo

SidecarSet热升级机制不仅完成了mesh容器的切换,并且提供了新老版本的协调机制(PostStartHook),但是至此还只是万里长征的第一步,Mesh容器同时还需要提供 PostStartHook 脚本来完成mesh服务自身的平滑升级(上述Migration过程),如:Envoy热重启、Mosn无损重启。 为了方便大家能更好的理解Migration过程,在kruise仓库下面提供了一个包含代码和镜像的demo,供大家参考:Migration Demo

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

Inject Pod Metadata

FEATURE STATE: Kruise v1.3.0

SidecarSet支持注入Pod Annotations,如下:

apiVersion: apps.kruise.io/v1alpha1
kind: SidecarSet
spec:
containers:
...
patchPodMetadata:
- annotations:
oom-score: '{"log-agent": 1}'
custom.example.com/sidecar-configuration: '{"command": "/home/admin/bin/start.sh", "log-level": "3"}'
patchPolicy: MergePatchJson
- annotations:
apps.kruise.io/container-launch-priority: Ordered
patchPolicy: Overwrite | Retain

patchPolicy为注入的策略,如下:

  • Retain: 默认策略,如果Pod中存在 annotation[key]=value ,则保留Pod原有的value。只有当 Pod中不存在 annotation[key] 时,才注入 annotations[key]=value。
  • Overwrite: 与 Retain 对应,当 Pod 中存在 annotation[key]=value,将被强制覆盖为 value2。
  • MergePatchJson: 与 Overwrite 对应,annotations value为 json 字符串。如果 Pod 不存在该 annotations[key],则直接注入。如果存在,则进行 json value合并。 例如:Pod中存在 annotations[oom-score]='{"main": 2}',注入后将 value json合并为 annotations[oom-score]='{"log-agent": 1, "main": 2}'。

注意: patchPolicy为Overwrite和MergePatchJson时,SidecarSet原地升级 Sidecar Container时,能够同步更新该 annotations。但是,如果只修改annotations则不能生效,只能搭配Sidecar容器镜像一起原地升级。 patchPolicy为Retain时,SidecarSet原地升级 Sidecar Container时,将不会同步更新该 annotations。

上述配置后,sidecarSet在注入sidecar container时,会注入Pod annotations,如下:

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
annotations:
apps.kruise.io/container-launch-priority: Ordered
oom-score: '{"log-agent": 1, "main": 2}'
custom.example.com/sidecar-configuration: '{"command": "/home/admin/bin/start.sh", "log-level": "3"}'
name: test-pod
spec:
containers:
...

Metadata 白名单

SidecarSet从安全的考虑不应该修改除sidecar container之外的任何Pod字段。但是目前很多的sidecar container的一些配置,需要从Pod Annotations上来获取。 所以如果想要使用该能力,首先需要配置 SidecarSet_PatchPodMetadata_WhiteList 白名单,如下:

apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
name: kruise-configuration
namespace: kruise-system
data:
"SidecarSet_PatchPodMetadata_WhiteList": |
{
"rules": [
{
"selector":{
"matchLabels":{
"sidecar":"log-agent"
}
},
"allowedAnnotationKeyExprs": [
"^apps.kruise.io/container-launch-priority$",
"^oom-score$",
"^custom.example.com/sidecar-configuration$"
]
}
]
}
  • selector: 根据Label选择生效的SidecarSet,MatchLabels和MatchExpressions都支持。如果不配置,则对该集群所有的SidecarSet生效。
  • allowedAnnotationKeyExprs: 允许修改的Pod annotation key白名单,必须为正则表达式。

Feature-gate

SidecarSet_PatchPodMetadata_WhiteList 主要是考虑到安全,如果用户的集群使用场景比较可控,可以通过 Feature-gate 的方式来关闭白名单的校验,如下:

$ helm install kruise https://... --set featureGates="SidecarSetPatchPodMetadataDefaultsAllowed=true"

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 # The number of PODs injected and managed by the Sidecarset
Updated Pods: 5 # 5 PODs have been updated to the container version in the latest SidecarSet
Ready Pods: 8 # Matched Pods pod.status.condition.Ready = true number
Updated Ready Pods: 3 # Updated Pods && Ready Pods number

如何排查 SidecarSet 独立升级 Sidecar 容器卡住?

kubernetes社区只允许 patch pod.spec 中 image 字段,进而 SidecarSet 独立升级 Sidecar 容器也只能支持 image 字段。 如果 SidecarSet 中修改了除 image 的其它字段,比如:Env、Resources,将会导致独立升级 Sidecar 容器卡住。

社区当中经常会有同学有此疑问,为了方便大家排查类似的问题,从 kruise v1.5.0 版本开始,kruise将会上报相关的信息到 Pod ConditionSidecarSet Event,如下:

# kubectl describe sidecarsets test-sidecarset
Status:
Collision Count: 0
Latest Revision: test-sidecarset-5f6d95f777
Matched Pods: 1
Observed Generation: 2
Ready Pods: 1
Updated Pods: 0
Events:
Type Reason Age From Message
---- ------ ---- ---- -------
Normal NotUpgradablePods 63s sidecarset-controller SidecarSet in-place update detected 1 not upgradable pod(s) in this round, will skip them

# kubectl get pods test-pod -oyaml
status:
conditions:
- lastProbeTime: null
lastTransitionTime: "2023-09-09T11:10:17Z"
message: '{"test-sidecarset":false}'
reason: UpdateImmutableField
status: "False"
type: SidecarSetUpgradable