一. 面向對象和設計模式

設計模式（Design pattern）代表了最佳的實踐，通常被有經驗的面向對象的軟件開發人員所采用。使用設計模式的目的：為了代碼可重用性、讓代碼更容易被他人理解、保證代碼可靠性。設計模式是在面向對象技術出現以后，由工程師們總結出來的寶貴經驗。其中，最主要的23種設計模式，收錄在【Design Patterns: Elements of Reusable Object-Oriented Software】一書中

設計模式的細節可能不同，但是總體的設計思想和原則都遵循如下：
單一職責原則 （Single Responsiblity Principle SRP）
開閉原則（Open Closed Principle，OCP）
里氏代換原則（Liskov Substitution Principle，LSP）
依賴倒轉原則（Dependency Inversion Principle，DIP）
接口隔離原則（Interface Segregation Principle，ISP）
合成/聚合復用原則（Composite/Aggregate Reuse Principle，CARP）
最小知識原則（Principle of Least Knowledge，PLK，也叫迪米特法則）

二. 引入docker技術帶來的新變化

隨著docker技術和微服務的日趨成熟。怎樣合理的設計container的邊界職責和協作帶來了新的挑戰。這個問題和面向對象及其之上的設計模式要解決的問題十分類似。container 相當于object，image相當于Class定義

三. 3種抽象設計模式

1. single-container patterns for container management

• container本身提供了類似Object一樣的封閉性
  container暴露的interface相當于類暴露的public方法
  例如，container的資源使用情況，健康情況，等等
  container生命周期的hooks，比如：created，started，before termination等等
  container的可復制性-replica：類似拷貝構造函數

2. single-node patterns of closely cooperating containers

• sidecar pattern
  在主要工作的container之外，掛載一個"保姆container"。二者一起提供某種服務。kubernetes中的pod實現了類似的思想。其中"保姆container"可以被復用。

  
  
  sidecar pattern
  
  

  上圖中的"保姆container"提供了日志收集的功能，職責分離，可以分別單獨測試，可以被復用
  這樣設計的另一個好處是：可以分開升級，不相互影響。"保姆container"可以關閉，降級服務

• ambassador pattern
  代理模式。一個額外的代理container負責與外部的分布式服務通訊，簡化、屏蔽了外部系統的復雜性。主container只需要假設和localhost的進程通訊即可

ambassador pattern

如上圖，代理container可以負責與外部的分布式存儲連接提供容錯，負載均衡等功能。該container可以被復用

• Adapter pattern

  
  
  Adapter pattern
  
  

  如上圖，adapter container 適配了不同的主container和統一的監控框架之間的信息差異。同樣，adapter container 也可以方便的復用

3. multi-node patterns for distributed algorithms

• leader election pattern
  原來的選主操作需要application集成lib來實現，如：集成raft協議的lib來實現。另一個更好的選擇是使用一組帶leader election 功能的“保姆container”來實現。application需要區分主從的時候，依賴本pod的“保姆container”狀態來區分。帶leader election的container可以復用

• work queue pattern
  使用docker 靈活的啟動消費Worker container來處理Queue中的Job
  一個真實Use Case：視頻處理, 1pod分析處理1個mp4視頻文件，并且使用gpu硬件加速

work queue pattern

• scatter/gather pattern
  這種模式在搜索引擎中十分常見。整體后端服務，是一個樹形的結構。根節點接收/分發query給不同的庫，之后，整合，rank不同庫的返回結果，返回給用戶

scatter/gather pattern

如上圖，灰色的container完成了并發的分發，和整合數據的復雜操作，可以復用。用戶自定義的邏輯container可以方便的在之上做進一步操作處理

綜合上述的3種設計模式。個人覺得，基于docker的設計模式有如下的優點
1）更好地拆分服務(模塊，containers)給不同的team，支持各種語言，提高研發效率。微服務架構也是類似
2）更高級別的復用模塊，如：一個container整體通過配置，可以很方便地添加到一套新的分布式系統中去，想拼積木一樣，靈活插拔

四. 參考

1. 【Design patterns for container-based distributed systems】
2. 【Kubernetes Production Patterns and Anti-Patterns】