近期發(fā)布的 JuiceFS CSI Driver v0.18 版本中，我們提供了一種全新的方式訪問文件系統(tǒng)，即 JuiceFS 客戶端以 Sidecar 方式運(yùn)行于應(yīng)用 Pod 中，且客戶端與應(yīng)用同生命周期。

這個(gè)全新的功能將幫助用戶在 Serverless Kubernetes 環(huán)境中使用 JuiceFS；與傳統(tǒng)的 Mount Pod 模式相比，問題排查更方便、客戶端管理更簡(jiǎn)單。

今天在這篇文章中，將為大家介紹 Sidecar 模式的工作原理以及應(yīng)用場(chǎng)景， 另外在文末還附上了用戶關(guān)心的問題與解答。

What is a sidecar in cloud?
Sidecar 是一種常見的設(shè)計(jì)模式，這個(gè)概念在容器和微服務(wù)的領(lǐng)域中非常流行。回到 sidecar 的字面意思，如下圖所示，就是指摩托車邊上安裝的這個(gè)小車，以增加摩托車的承載能力，它非常形象地表達(dá)了Sidecar 容器和應(yīng)用容器的關(guān)系。在云環(huán)境中，他們成為一體，共享 Kubernetes pod 的環(huán)境，并且同一 pod 內(nèi)的所有容器生命周期一致。

基礎(chǔ)介紹

一些名詞解釋

? Pod：可以在 Kubernetes 中創(chuàng)建和管理的、最小的可部署的計(jì)算單元
? Deployment / DaemonSet / StatefulSet / Job：聲明式資源，對(duì) Pod 的不同管理方式
? PV（PersistentVolume）：集群中的一塊存儲(chǔ)
? PVC（PersistentVolumeClaim）：表達(dá)的是用戶對(duì)存儲(chǔ)的請(qǐng)求
? StorageClass：為管理員提供了描述存儲(chǔ) "類" 的方法
? CSI（Container Storage Interface）：容器存儲(chǔ)接口

如何使用

存儲(chǔ)的管理是一個(gè)與計(jì)算實(shí)例的管理完全不同的問題。PV 表示的是集群中的一塊存儲(chǔ)，可以由管理員事先創(chuàng)建；或者使用 StorageClass 來(lái)動(dòng)態(tài)創(chuàng)建，然后用戶在 Pod 中通過(guò)指定 PVC 來(lái)使用。根據(jù) PV 的創(chuàng)建方式，可以分為靜態(tài)配置和動(dòng)態(tài)配置兩種使用方式，下面一一介紹。

靜態(tài)配置
由系統(tǒng)管理員創(chuàng)建若干 PV，在 PV 中聲明包含了 JuiceFS 系統(tǒng)參數(shù)的 Secret，以備用戶使用。用戶創(chuàng)建 PVC，聲明使用具體的 PV，在應(yīng)用 Pod 中配置使用 PVC 即可。

資源間的關(guān)系如下圖所示：

靜態(tài)配置每一個(gè)應(yīng)用使用都需要系統(tǒng)管理員對(duì)應(yīng)創(chuàng)建一個(gè) PV，在簡(jiǎn)單測(cè)試場(chǎng)景或者應(yīng)用間數(shù)據(jù)共享時(shí)使用比較廣泛。

動(dòng)態(tài)配置
由系統(tǒng)管理員創(chuàng)建 StorageClass，在 StorageClass 中聲明包含了 JuiceFS 系統(tǒng)參數(shù)的 Secret；然后用戶創(chuàng)建 PVC，聲明使用具體的 StorageClass，PVC 創(chuàng)建之后，Kubernetes 會(huì)根據(jù) StorageClass 自動(dòng)創(chuàng)建出一個(gè) PV 與 PVC 進(jìn)行綁定，最后用戶在應(yīng)用 Pod 中配置使用 PVC。

資源間的關(guān)系如下圖所示：

JuiceFS CSI Driver 的工作原理

用戶通過(guò)在 PV / StorageClass 中指定 JuiceFS 的參數(shù)，進(jìn)而在集群中使用 JuiceFS。JuiceFS CSI Driver 則負(fù)責(zé)掛載 JuiceFS 文件系統(tǒng)。

JuiceFS CSI Driver 提供了兩種方式掛載文件系統(tǒng)，一種是現(xiàn)有的 Mount Pod 模式，另一種則是本次發(fā)布的版本中提供的 Sidecar 容器的方式。下面一一介紹兩種模式以及二者的對(duì)比。

Mount Pod 模式

組件
Mount Pod 模式涉及到的組件包括 CSI Controller Service 和 CSI Node Service，職責(zé)分別為：

? Controller Service：以 PV id 為名，在 JuiceFS 文件系統(tǒng)中創(chuàng)建子目錄。
? Node Service：創(chuàng)建 Mount Pod（JuiceFS 客戶端），并掛載應(yīng)用 Pod。下文會(huì)詳細(xì)介紹其工作機(jī)制。

這種模式對(duì)環(huán)境的要求：
? 可以使用 FUSE 設(shè)備，在容器中體現(xiàn)為需要特權(quán)（Privilege）；
? 可以運(yùn)行 DaemonSet ，默認(rèn)每臺(tái)機(jī)器上都需要運(yùn)行一個(gè) CSI Node pod。

工作原理
CSI Node Service 的工作機(jī)制如下圖所示：

1. 用戶創(chuàng)建應(yīng)用 Pod，Pod 中聲明使用 JuiceFS 的 PVC；
2. CSI Node 負(fù)責(zé)在應(yīng)用 Pod 所在節(jié)點(diǎn)創(chuàng)建 Mount Pod；
3. Mount Pod 啟動(dòng)，執(zhí)行 JuiceFS 客戶端掛載，運(yùn)行 JuiceFS 客戶端，掛載路徑暴露在宿主機(jī)上；
4. CSI Node 等待 Mount Pod 啟動(dòng)成功后，將 PV 對(duì)應(yīng)的 JuiceFS 子目錄 bind 到容器內(nèi)，路徑為其聲明的 VolumeMount 路徑；
5. Kubelet 創(chuàng)建應(yīng)用 Pod。

PVC 與 Mount Pod 的關(guān)系
PVC、PV 和 Pod 的關(guān)系可以用下圖表示，即在同一個(gè)節(jié)點(diǎn)上，一個(gè) PVC 會(huì)對(duì)應(yīng)一個(gè) Mount Pod。

Sidecar 模式

組件
JuiceFS FUSE 客戶端以 sidecar 容器的方式與應(yīng)用容器一起運(yùn)行在同一個(gè) Pod 中。

CSI Driver 組件只有 CSI Controller Service。其職責(zé)為：

1. 以 PV id 為名在 JuiceFS 文件系統(tǒng)中創(chuàng)建子目錄；
2. 向 ApiServer 注冊(cè) webhook，在 pod 中注入 JuiceFS 客戶端的 sidecar 容器。

工作原理
工作機(jī)制如下圖所示：

1. CSI Controller 啟動(dòng)時(shí)向 ApiServer 注冊(cè) webhook；
2. 應(yīng)用 Pod 指定使用 JuiceFS 的 PVC；
3. ApiServer 在創(chuàng)建應(yīng)用 Pod 前調(diào)用 CSI Controller 的 webhook 接口；
4. CSI Controller 向應(yīng)用 Pod 中注入 JuiceFS 客戶端容器（sidecar）；
5. ApiServer 創(chuàng)建 Pod，sidecar 容器啟動(dòng)后執(zhí)行掛載，并運(yùn)行 JuiceFS 客戶端，客戶端則按需訪問元數(shù)據(jù)引擎和對(duì)象存儲(chǔ)；應(yīng)用容器啟動(dòng)后可直接訪問文件系統(tǒng)。

PVC 與 Sidecar 的關(guān)系
PVC、PV 和 Pod 的關(guān)系可以用下圖表示，即每個(gè)應(yīng)用 pod 單獨(dú)擁有自己的 JuiceFS 客戶端，應(yīng)用的掛載點(diǎn)相互隔離。

這種模式下，對(duì)環(huán)境的要求是可以使用 FUSE 設(shè)備，在容器中體現(xiàn)為需要特權(quán)（Privilege）容器。

Sidecar 容器的資源請(qǐng)求默認(rèn)為 1 CPU 和 1GiB 內(nèi)存，資源約束默認(rèn)為 2 CPU 和 5GiB 內(nèi)存。當(dāng)集群資源緊俏時(shí)，我們還可以在 PV/StorageClass 中對(duì) Sidecar 容器的使用資源進(jìn)行配置。

另外，Sidecar 容器和應(yīng)用容器的掛載點(diǎn)共享是通過(guò) HostPath 實(shí)現(xiàn)的，不是直接共享，所以當(dāng) Sidecar 容器發(fā)生意外重啟后，應(yīng)用容器中的掛載點(diǎn)不會(huì)自行恢復(fù)，需要整個(gè) Pod 重新創(chuàng)建。

兩種模式的優(yōu)缺點(diǎn)及使用場(chǎng)景

Sidecar 模式：

? 優(yōu)勢(shì)：故障排查簡(jiǎn)單；所有環(huán)境都可用；
? 缺點(diǎn)：資源開銷大，每個(gè)應(yīng)用 Pod 獨(dú)享 JuiceFS 客戶端；
? 使用場(chǎng)景：Serverless Kubernetes 環(huán)境（可以使用 FUSE）；應(yīng)用任務(wù)量不大的標(biāo)準(zhǔn) Kubernetes 環(huán)境。

Mount Pod 模式：

? 優(yōu)勢(shì)：資源開銷小，使用相同 PVC 的所用應(yīng)用 Pod 共享同一個(gè) JuiceFS 客戶端；
? 缺點(diǎn)：故障排查復(fù)雜；Serverless 環(huán)境不可用。
? 使用場(chǎng)景：應(yīng)用任務(wù)較多、標(biāo)準(zhǔn)的 Kubernetes 環(huán)境。