各位，众所周知，服务网格通过向Pod注入Sidecar代理来实现流量的拦截与治理。拦截固然是有好东西的，有了Sidecar的拦截，我们才能在服务网格中实现非侵入式的流量治理、安全、可观测等等强大功能。可拦截却也带来了不少新的问题和技术挑战。
带来了什么问题呢？别的不说，我们就谈谈这最显而易见的 —— 一个容器变成了俩。
有人说这不废话🐴！注入一个Sidecar，那不肯定是一个变俩吗，这能有什么问题呢？
诶，问题就出在这俩容器上了。以前这Pod里就业务容器老根一个，突出一个一人吃饱全家不饿。你说这Pod启动起没起来？看看业务容器起没起来就完了：他起来了就是起来了，他停止了就是真停止了。可自从有了这Sidecar，因为默认要给所有经过pod的流量都拦一腿，Sidecar实际就成了这业务容器流量的“命门”。
一般来说，在两个容器都运行着的时候，流量肯定还是一如既往的，只是Sidecar要拦截中转下罢了。我们主要看看Pod在启动和停止的时候（注意，如果什么都不配置，启动/停止时这两个容器谁先启动、谁先停止是不确定的！）。
在Pod启动时，如果Sidecar没起来，业务容器先起来了：

• 业务容器将无法响应请求，因为Sidecar还没法进行转发。

在Pod关闭时：如果业务容器还没结束，Sidecar先结束了：

• 业务容器可能有正在处理的请求，此时这些正在处理的请求将无法响应，下游服务会检测到连接中断。
• 后续可能有新的请求过来，此时这些请求将无法处理。

这就是Sidecar模式下、两个容器环境中我们亟需解决的问题：Sidecar与业务容器的生命周期管理。
理想情况下，对于一个常规的响应请求的Pod，我们应该期望：Sidecar容器永远先于业务容器启动，并在业务容器之后停止。我们来看看服务网格能够提供怎样的配置帮我们做到这些。

Sidecar代理启动生命周期配置

我们首先来看一个注入Sidecar的Pod在启动时的流程。
首先需要知道，在服务网格 istio / 阿里云服务网格ASM 中，Sidecar代理是以Envoy作为技术实现，但Sidecar代理容器中并非只有Envoy进程在运行。实际上，Sidecar代理容器中还运行着一个叫做pilot-agent的进程。pilot-agent大概起到以下的这么几种作用：

• 为Envoy生成引导配置并启动Envoy
• 代理容器的健康检查
• 为Envoy更新证书
• 终止Envoy
• ……

可以看到其实pilot-agent基本就起着对Envoy代理进行生命周期管理的作用。
启动Envoy是pilot-agent的一个很重要的职责，pilot-agent会为Envoy代理准备引导配置（也就是config_dump中的BOOTSTRAP部分），并启动Envoy进程。
随便找一个注入Sidecar的Pod YAML：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
...
spec:
  containers:
  - args:
    - proxy
    - sidecar
    - --domain
    - $(POD_NAMESPACE).svc.cluster.local
    - --proxyLogLevel=warning
    - --proxyComponentLogLevel=misc:error
    - --log_output_level=default:info
    - --concurrency
    - "2"
...
    name: istio-proxy
...

我们可以看到pilot-agent在启动Envoy时使用的各项参数。

HoldApplicationUntilProxyStarts

现在看看我们在Pod启动时可以为Sidecar配置什么：对于Sidecar容器来说，我们理想的状态是要确保在业务容器启动之前、Sidecar容器就已经启动完成了。
实际上，我们可以通过两个Kubernetes的机制来做到这件事情：

1. 在Pod启动时，Pod中的容器是以在YAML中声明的顺序依次启动的。
2. 我们可以在Pod YAML中定义lifecycle（参考：https://kubernetes.io/docs/concepts/workloads/pods/pod-lifecycle/）。lifecycle包含postStart和preStop两个字段，在启动一个容器后，若容器的声明中包含lifecycle.postStart，则postStart中声明的指令会被运行，指令运行完毕后才会启动下一个容器。

Sidecar代理配置项 HoldApplicationUntilProxyStarts 就是用来干这个的。该配置项是一个bool的开关，当此项开启时，Sidecar注入器会做两件事情：

1. 保证Sidecar容器的声明顺序位于Pod中所有容器的最前。
2. 为Sidecar容器加入带有postStart的lifecycle声明如下：

lifecycle:
  postStart:
    exec:
      command:
      - pilot-agent
      - wait

postStart中声明的指令pilot-agent wait，其含义是让pilot-agent持续等待、直到Envoy进程启动完毕。
通过上述两步，我们就可以保证Sidecar在Pod启动时的生命周期，不会影响业务容器的流量。
在服务网格ASM中，HoldApplicationUntilProxyStarts是默认在全局开启的，我们也推荐默认开启此项，以确保正确的启动生命周期。

然而，在环境中同时有大量Pod启动时，可能会因为控制面/ API Server压力过大而造成Envoy启动过慢，在这种极端情况下、postStart指令可能持续时间过长并导致整个Pod启动失败。在这种情况下，也可以考虑暂时关闭HoldApplicationUntilProxyStarts，率先保证Pod可以正常启动。

Sidecar代理终止生命周期配置

在Pod停止时，情况可能会更复杂一些，对于Pod来说，大概会发生下面的这些事情：

1. Kubelet会同时向Pod中的所有容器发送SIGTERM信号。
2. 如果某个容器的lifecycle中配置了preStop字段，则Kubelet不会立即发送SIGTERM信号，而是先执行preStop中声明的指令，等待指令完成之后再发送SIGTERM信号。
3. 容器接受到SIGTERM信号后，会进入自己的停止逻辑。

对于Sidecar容器来说，pilot-agent会接受到SIGTERM信号，并开始处理其停止Envoy的逻辑，因此它的停止流程是这样的。

1. 如果Sidecar容器的lifecycle中声明了preStop指令，则会先执行preStop指令。
2. preStop指令执行完毕后，Kubelet向Sidecar容器发送SIGTERM信号。
3. pilot-agent收到停止信号后，进入停止逻辑，此时，pilot-agent会首先向Envoy进程的这个路径post一个请求：localhost:15000/drain_listeners?inboundonly&graceful，在接收到这个请求后，Envoy会停止所有入向端口的监听，不再接收新的连接和请求，但仍然可以继续处理存量的请求。请求路径中的graceful参数则可以令Envoy以尽可能优雅的方式来中断监听（细节可以参考https://github.com/envoyproxy/envoy/pull/11639）。
4. pilot-agent随后会sleep一段时间（这个时间间隔可以由Sidecar代理配置项 terminationDrainDuration 来自定义）
5. 在sleep结束后，pilot-agent会强制停止Envoy进程，Sidear容器正式停止。

1、TerminationDrainDuration

刚才提到，在Pod停止时、向Envoy发送请求停止接收新的请求后，pilot-agent会sleep一段时间后再停止Envoy进程。sleep这段时间的意义在于：Envoy进程在这段时间之内不会接收新的请求，但仍然可以处理存量的请求，这段时间就可以成为一段“缓冲时间”，让pilot-agent等待Envoy处理完所有存量请求后再行停止，这样就不会让这些存量请求被凭空丢弃了。
Sidecar代理配置项 “Sidecar代理终止等待时长（TerminationDrainDuration）”就是用来配置这一段睡眠时长的，默认配置为5s。

在实际使用中，往往需要根据业务需求调整这个TerminationDrainDuration，如果在收到SIGTERM信号后，业务容器还需要一段比较长的时间来处理存量的请求，则往往需要适当延长TerminationDrainDuration，否则可能发生pilot-agent已经sleep完了，存量请求还没处理完的尴尬情况，此时存量请求还是会被丢弃。

2、EXIT_ON_ZERO_ACTIVE_CONNECTIONS

经过上面的描述，我们可以发现配置TerminationDrainDuration本身还是有一定的局限性的，因为Envoy的生命周期和业务容器的生命周期还是完全没有关系的。我们可以根据对业务的观察和生产经验来设定一个合理的TerminationDrainDuration，但我们永远无法保证pilot-agent睡过了这段时间之后、存量的请求就真的都处理完了。
在新版本的服务网格中，Sidecar代理提供了一个配置项 EXIT_ON_ZERO_ACTIVE_CONNECTIONS，该配置项是以Sidecar容器的环境变量的形式传入的。服务网格ASM在1.15.3.104版本开始支持EXIT_ON_ZERO_ACTIVE_CONNECTIONS，您可以在控制台上找到它对应的选项“终止Pod时等待Sidecar连接数归零”。
此配置项默认关闭。在开启此项后，上述Sidecar代理停止流程中的第4步将会发生变化。
原先：

pilot-agent随后会sleep一段时间（这个时间间隔可以由Sidecar代理配置项 terminationDrainDuration 来自定义）

开启 EXIT_ON_ZERO_ACTIVE_CONNECTIONS 后：

pilot-agent会首先sleep一段时间（这个时间间隔改为由环境变量 MINIMUM_DRAIN_DURATION 来设定，默认为5s），睡醒后每隔1s时间，检测一次Envoy上是否还存在活跃的连接（这个检测是通过向Envoy的管理端口发送stats查询请求 GET localhost:15000/stats?usedonly&filter=downstream_cx_active来实现的，参考： https://github.com/istio/istio/pull/35059、 https://www.envoyproxy.io/docs/envoy/latest/configuration/listeners/stats）。

可以发现，在开启 EXIT_ON_ZERO_ACTIVE_CONNECTIONS 后，最大的区别在于pilot-agent睡醒后会以1s为周期不断查询当前Envoy的连接状态，当没有活跃的连接后再停止Envoy。活跃连接数无疑是一个判断何时停止Envoy的良好指标，至少比原先粗暴地sleep TerminationDrainDuration的效果要来得好。
需要注意的是，当开启 EXIT_ON_ZERO_ACTIVE_CONNECTIONS 后，由于pilot-agent的停止逻辑发生改变，我们设定的TerminationDrainDuration也就不好使了，pilot-agent的停止逻辑参考如下：

func (a *Agent) terminate() {
    log.Infof("Agent draining Proxy")
    e := a.proxy.Drain()
    if e != nil {
        log.Warnf("Error in invoking drain listeners endpoint %v", e)
    }
    // If exitOnZeroActiveConnections is enabled, always sleep minimumDrainDuration then exit
    // after min(all connections close, terminationGracePeriodSeconds-minimumDrainDuration).
    // exitOnZeroActiveConnections is disabled (default), retain the existing behavior.
    if a.exitOnZeroActiveConnections {
        log.Infof("Agent draining proxy for %v, then waiting for active connections to terminate...", a.minDrainDuration)
        time.Sleep(a.minDrainDuration)
        log.Infof("Checking for active connections...")
        ticker := time.NewTicker(activeConnectionCheckDelay)
        for range ticker.C {
            ac, err := a.activeProxyConnections()
            if err != nil {
                log.Errorf(err.Error())
                a.abortCh <- errAbort
                return
            }
            if ac == -1 {
                log.Info("downstream_cx_active are not available. This either means there are no downstream connection established yet" +
                         " or the stats are not enabled. Skipping active connections check...")
                a.abortCh <- errAbort
                return
            }
            if ac == 0 {
                log.Info("There are no more active connections. terminating proxy...")
                a.abortCh <- errAbort
                return
            }
            log.Infof("There are still %d active connections", ac)
        }
    } else {
        log.Infof("Graceful termination period is %v, starting...", a.terminationDrainDuration)
        time.Sleep(a.terminationDrainDuration)
        log.Infof("Graceful termination period complete, terminating remaining proxies.")
        a.abortCh <- errAbort
    }
    log.Warnf("Aborted proxy instance")
}

3、自定义lifecycle中的preStop与postStart

需要注意到，我们在刚才讨论的TerminationDrainDuration 与 EXIT_ON_ZERO_ACTIVE_CONNECTIONS 都是在我们假设的理想环境中讨论的。所谓假设的理想环境，即是指我们假设Sidecar容器与业务容器的lifecycle中都没有声明preStop，且业务容器也和Sidecar容器一样，在接到SIGTERM后就进入停止流程了。
然而在实际的业务流程中，业务容器往往有着五花八门的生命周期，不能以理想状况一概而论。最典型的状况就比如：业务容器定义了自己的lifecycle，需要在停止之前执行preStop指令，并且在这期间仍然接收了来自外部的请求。此时如果Sidecar容器不设定preStop，直接进入停止流程，则在这段时间内过来的请求可能无法连接，因为Envoy已经停止监听了。
在面对类似这样的情况时，我们可以自定义Sidecar的lifecycle，通过声明里面的preStop来自行实现Sidecar的停止生命周期逻辑，尽可能保证Sidecar容器能够和业务容器的生命周期有比较好的同步。服务网格ASM提供了对Sidecar容器的lifecycle进行自定义的配置项，您可以直接编写json格式的lifecycle来对Sidecar容器的lifecycle字段进行覆写。至于自定义lifecycle的内容则需要根据具体的业务情况来指定编写了。
在默认情况下，如果您开启了HoldApplicationUntilProxyStarts，则Sidecar注入器默认会为Sidecar容器加入以下的lifecycle：

lifecycle:
  postStart:
    exec:
      command:
      - pilot-agent
      - wait
  preStop:
    exec:
      command:
      - /bin/sh
      - -c
      - sleep 15

除了上面提过的postStart外，还会默认加入一个sleep 15的 preStop，来尽可能地保证Sidecar在业务容器之后终止。当然，这个preStop无法直接适应所有的业务场景，可以通过自定义的lifecycle来覆盖它。