K8S Pod Sidecar 应用场景之一-加入 NGINX Sidecar 做反代和 web 服务器

Kubernetes Pod Sidecar 简介

Sidecar 是一个独立的容器，与 Kubernetes pod 中的应用容器一起运行，是一种辅助性的应用。

Sidecar 的常见辅助性功能有这么几种：

1. 服务网格 (service mesh) 代理
2. 监控 Exporter（如 redis exporter)
3. ConfigMap 或/和 Secret Reloader（如 Prometheus 的 Config Reloader)
4. Auth Proxy（如 OAuth Proxy 等）
5. 7 层反向代理和 Web 服务器
6. 日志整合（审计日志单独发到某个日志渠道。..)
7. Demo 或 AllInOne 应用（如 nextcloud 或 Jaeger AllInOne 等示例应用）
8. ...

这里选几个场景细说一下，在服务网格的情况下，sidecar 负责从应用程序本身卸载服务网格中所有应用程序所需的功能--SSL/mTLS、流量路由、高可用性等，并实施部署各种高级发布模式，如断路器、金丝雀和蓝绿等。

作为数据平面组件，sidecar 通常由服务网格中的某种类型的控制平面管理。当 sidecar 路由应用流量并提供其他数据平面服务时，控制平面在必要时将 sidecars 注入 pod 并执行管理任务，例如更新 mTLS 证书并在需要时将其推送到适当的 sidecars。

日志整合场景下，Sidecar 被用来将多个应用实例的日志信息汇总并格式化为一个文件。

接下来进入本次的正题：将 NGINX （或 Caddy 等）作为 Sidecar 使用，主要用做反代和 web 服务器

场景假设

假设有这么一个场景：

我在使用原生的 Prometheus AlertManager, 我已经有 Ingress.

我现在想要做 2 件事：

1. 提升 AlertManager UI 的并发能力（增加 buffer, cache; 启用 gzip 等）
2. AlertManager 的某个 js（假设是 script.js), 我做了一点修改，但不希望侵入式地修改 原生 AlertManager 二进制文件，而是把修改后 js 放到 nginx 的 www 目录，让 nginx 来用不同的 location 进行处理。

这种场景下，显然 Ingress 是无法同时满足的。这时候就可以在 AlertManager Pod 里加个 NGINX 的 sidecar 来实现。

具体如下

NGINX Sidecar 典型使用步骤

1. 创建 NGINX Conf 的 configmap; （监听 8080, 反向代理到后端的 9093)
2. 创建 alertmanager script.js 的 configmap;
3. 修改原 AlertManager 的 StatefulSets, 增加：
   1. NGINX Sidecar
   2. 3 个 volumes: 其中 2 个就是用于挂载上面的 ConfigMap, 另外一个 EmptyDir 用于挂载 nginx cache
4. 修改 AlertManager Service 的端口，从 9093 改为 8080, name 从http 改为 nginx-http
5. （可选）修改其他部分，如 Ingress 等，调整端口。

NGINX Conf 的 ConfigMap

具体如下：

apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
  name: alertmanager-nginx-proxy-config
  labels:
    app.kubernetes.io/name: alertmanager
data:
  nginx.conf: |-
    worker_processes      auto;
    error_log             /dev/stdout warn;
    pid                   /var/cache/nginx/nginx.pid;

    events {
       worker_connections 1024;
    }

    http {
      include       /etc/nginx/mime.types;
      log_format    main '[$time_local - $status] $remote_addr - $remote_user $request ($http_referer)';

      proxy_connect_timeout       10;
      proxy_read_timeout          180;
      proxy_send_timeout          5;
      proxy_buffering             off;
      proxy_cache_path            /var/cache/nginx/cache levels=1:2 keys_zone=my_zone:100m inactive=1d max_size=10g;

      server {
        listen          8080;
        access_log      off;

        gzip            on;
        gzip_min_length 1k;
        gzip_comp_level 2;
        gzip_types      text/plain application/javascript application/x-javascript text/css application/xml text/javascript image/jpeg image/gif image/png;
        gzip_vary       on;
        gzip_disable    "MSIE [1-6]\.";

        proxy_set_header Host $host;

        location = /script.js {
          root /usr/share/nginx/html;
          expires             90d;
        }

        location / {
          proxy_cache         my_zone;
          proxy_cache_valid   200 302 1d;
          proxy_cache_valid   301 30d;
          proxy_cache_valid   any 5m;
          proxy_cache_bypass  $http_cache_control;
          add_header          X-Proxy-Cache $upstream_cache_status;
          add_header          Cache-Control "public";

          proxy_pass     http://localhost:9093/;

          if ($request_filename ~ .*\.(?:js|css|jpg|jpeg|gif|png|ico|cur|gz|svg|svgz|mp4|ogg|ogv|webm)$) {
            expires             90d;
          }
        }
      }
    }

AlertManager script.js ConfigMap

详细内容略。

先通过浏览器将script.js 下载下来。然后按需修改：

apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
  name: alertmanager-script-js
  labels:
    app.kubernetes.io/name: alertmanager
data:
  script.js: >-
    ...

修改 StatefulSets

修改的部分内容如下：

apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
  name: monitor-alertmanager
spec:
  template:
    spec:
      volumes:
        # 增加 3 个 volumes
        - name: nginx-home
          emptyDir: {}
        - name: html
          configMap:
            name: alertmanager-script-js
            items:
            - key: script.js
              mode: 438
              path: script.js
        - name: alertmanager-nginx
          configMap:
            name: alertmanager-nginx-proxy-config
            items:
            - key: nginx.conf
              mode: 438
              path: nginx.conf
      containers:
        # 增加 NGINX sidecar
        - name: alertmanager-proxy
          args:
          - nginx
          - -g
          - daemon off;
          - -c
          - /nginx/nginx.conf
          image: "nginx:stable"
          ports:
          - containerPort: 8080
            name: nginx-http
            protocol: TCP
          volumeMounts:
          - mountPath: /nginx
            name: alertmanager-nginx
          - mountPath: /var/cache/nginx
            name: nginx-home
          - mountPath: /usr/share/nginx/html
            name: html
          securityContext:
            runAsUser: 101
            runAsGroup: 101

修改 Service 端口

如下：

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: monitor-alertmanager
  labels:
    app.kubernetes.io/name: alertmanager
spec:
  ports:
    - name: nginx-http
      protocol: TCP
      # 修改以下 2 项
      port: 8080
      targetPort: nginx-http

最终效果

以这次的 AlertManager 为例，修改前：

修改后：(matcher 的例子更符合实际场景，并增加了多个示例。确实是很小的改动）

总结

Kubernetes 的 Pod 设计之初就定义为：一个 Pod 可以包含多个 Containers, 这为 Kubernetes 中 Pod 的 Sidecar 使用留下了无尽的想象空间。

Sidecar 一般是用来做辅助功能的，比如：

1. 服务网格 (service mesh) 代理
2. 监控 Exporter（如 redis exporter)
3. ConfigMap 或/和 Secret Reloader（如 Prometheus 的 Config Reloader)
4. Auth Proxy（如 OAuth Proxy 等）
5. 7 层反向代理和 Web 服务器
6. 日志整合（审计日志单独发到某个日志渠道。..)
7. Demo 或 AllInOne 应用（如 nextcloud 或 Jaeger AllInOne 等示例应用）
8. ...

我们这次通过加入 NGINX 作为 7 层反向代理和 Web 服务器用途的 Sidecar 来进行演示，生动地说明了 Sidecar 的实用之处。

️参考文档

• Pod | Kubernetes