摘要：

一些公共服务组件在追求性能过程中，与业务耦合太紧，造成在制作基础镜像时，都会把这些基础组件都打包进去，因此当业务镜像启动后，容器里面一大堆进程，这让Kubernetes对Pod的管理存在很大隐患。为了让业务容器瘦身，更是为了基础组件自身的管理更独立和方便，将基础组件从业务镜像中剥离并DaemonSet容器化部署。然而一些基础组件Agent与业务Pod之间通过共享内存的方式进行通信，同一Node中跨Pod的共享内存方案是首先要解决的问题。

目录：

一、为什么要将公共基础组件Agent进行DaemonSet部署

二、Linux共享内存机制

三、同一Node上夸Pod的共享内存方案

四、灰度上线

一、为什么要将公共基础组件Agent进行DaemonSet部署

自研的公共基础组件，比如服务路由组件、安全组件等，通常以进程方式部署在Node上并同时为Node上所有的业务提供服务，微服务及容器化之后，服务数量成百上千的增长，如果以sidecar或者打包到业务Image中继续Per Pod Per Agent的方式部署， 那么基础组件的Server端的压力可能也会成百上千的增长，风险是很大的。因此，我们希望能以DaemonSet方式部署这些组件的Agents。

先说说Kubernetes大行其道的今天，如果不将这些基础组件从业务Pod中剥离，存在哪些问题：

业务容器中存在一大堆进程，我们在为Pod申请资源（cpu／mem request and limit）时，不仅要考虑业务应用本身的资源消耗，还要考虑这些基础组件的资源消耗。而且一旦某些Agent有Bug，比如内存泄漏，这将导致Pod牵连被重建，甚至Cgroup OOM在kill进程时，可能将业务进程kill了。

违背了Kubernetes＆微服务的部署最佳实践：Per Process Per Contaienr，并且业务进程在前台运行，使其与容器共生死，不然这将导致Kubernetes无法根据业务进程状态关联到容器状态，进而进行高可用管理。

一个Node上运行10个Pod，那么就会有x10的基础组件数量在Node上。没有容器化之前，一个Node只要部署一个组件进程即可，容器化之后，集群中组件Agents数量要几十倍的增长，如果业务进行了微服务拆分，这个指数会更大，这些基础组件服务端是否能承受比以往高几十倍上百倍的通信请求，这是未知的。

如果你要全网升级某个基础组件Agent，那你可能会疯掉，你需要重新打所有业务镜像，然后全网业务要进行灰度升级。因为一个Agent的升级，导致你不得不重建业务Pod。你可能会说，基础组件Agents都会有自己的热升级方案，我们通过它们的方案升级就好了呀，那你将引入很大麻烦：Agents的热升级因为无法被Kubernetes感知，将引发Kubernetes中集群中的数据不一致问题，那就真的要回到虚拟机或者物理机部署的玩法了。当然，这样的需求，我们也想过通过Operator也实现，但代价太大了，而且很不CloudNative！

将基础组件Agents从业务Pod中剥离，以上的问题都能解决了，架构上的解耦带来的好处无需多言。而且我们可以通过Kubernetes管理这些基础组件Agents了，享受其自愈、滚动升级等好处。

二、Linux共享内存机制

然而，理想很美好，现实很残酷。首先要解决的问题是，有些组件Agent与业务Pod之间是通过共享内存通信的，这跟Kubernetes＆微服务的最佳实践背道而驰。

大家都知道，Kubernetes单个Pod内是共享IPC的，并且可以通过挂载Medium为Memory的EmptyDir Volume共享同一块内存Volume。

首先我们来了解一下Linux共享内存的两种机制：

POSIX共享内存（shm＿open（）、shm＿unlink（））

System V共享内存（shmget（）、shmat（）、shmdt（））

其中，System V共享内存历史悠久，一般的UNIX系统上都有这套机制；而POSIX共享内存机制接口更加方便易用，一般是结合内存映射mmap使用。

mmap和System V共享内存的主要区别在于：

sysv shm是持久化的，除非被一个进程明确的删除，否则它始终存在于内存里，直到系统关机

mmap映射的内存在不是持久化的，如果进程关闭，映射随即失效，除非事先已经映射到了一个文件上

／dev／shm 是Linux下sysv共享内存的默认挂载点

POSIX共享内存是基于tmpfs来实现的。实际上，更进一步，不仅PSM（POSIX shared memory），而且SSM（System V shared memory）在内核也是基于tmpfs实现的。

从这里可以看到tmpfs主要有两个作用：

用于SYSV共享内存，还有匿名内存映射；这部分由内核管理，用户不可见

用于POSIX共享内存，由用户负责mount，而且一般mount到／dev／shm ；依赖于CONFIG＿TMPFS

虽然System V与POSIX共享内存都是通过tmpfs实现，但是受的限制却不相同。也就是说 ／proc／sys／kernel／shmmax只会影响SYS V共享内存，／dev／shm只会影响Posix共享内存 。实际上，System V与Posix共享内存本来就是使用的两个不同的tmpfs实例（instance）。

SYS V共享内存能够使用的内存空间只受／proc／sys／kernel／shmmax限制；而用户通过挂载的／dev／shm，默认为物理内存的1／2。

概括一下：

POSIX共享内存与SYS V共享内存在内核都是通过tmpfs实现，但对应两个不同的tmpfs实例，相互独立。

通过／proc／sys／kernel／shmmax可以限制SYS V共享内存的最大值，通过／dev／shm可以限制POSIX共享内存的最大值（所有之和）。

三、同一Node上夸Pod的共享内存方案

基础组件Agents DaemonSet部署后，Agents和业务Pod分别在同一个Node上不同的Pod，那么Kubernetes该如何支持这两种类型的共享内存机制呢？

当然，安全性上做出了牺牲，但在非容器化之前IPC的隔离也是没有的，所以这一点是可以接受的。