OpenFaaS实战之五：大话watchdog

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OpenFaaS实战系列文章链接

1. 部署
2. 函数入门
3. Java函数
4. 模板操作(template)
5. 大话watchdog
6. of-watchdog(为性能而生)
7. java11模板解析
8. 自制模板(maven+jdk8)
9. 终篇，自制模板(springboot+maven+jdk8)

本篇概览

• 作为《OpenFaaS实战》系列的第五篇，咱们需要一起面对OpenFaaS的关键技术：Watchdog，不了解它后面就没法继续了；
• 标题为大话watchdog说明本文以理论为主，这也是作者的弱项，但我会努力把关键点说得简洁明白，如果您发现问题请务必及时指出，谢谢！
• 整篇文章由以下段落构成：
• 从faas-netes谈起
• OpenFaaS的资源
• watchdog分析
• 小结
• java程序员的担忧

接下来一同开启这段旅程吧，OpenFaaS开发之路上最重要的一站！

从faas-netes谈起

1. 先看Kubernetes下OpenFaaS的整体架构，如下图，外部请求由Gateway转发到faas-netes组件：

1. 再来看官方描述，如下图红框，在K8S环境，faas-netes就是服务提供者，它提供的服务支持REST API、客户端、WEB等多种对接方式，另外，还可以用kubectl命令对其进行管理，实现K8S的operator模式(关于K8S的operator，可以先学习Controller，再想象着高度定制CDR和Controller就可以了)：

1. 虽然faas-netes很强大，但是在本文咱们只要关注一点：faas-netes提供了函数服务，也就是说，咱们前面写过的python、java的Hello world函数，都和faas-netes有关;
2. 说了一大堆，主角watchdog还不出来？再等等，因为此刻大家都有同样的疑问：我不就是写了个python脚本吗，里面只有个Hello world方法，怎么就成了faas-netes对外提供的函数了呢？
3. 对上面的疑问，官方内部架构图应该是最合理的答案，如下图，API Gateway的请求会到达faas-provider的8080端口，如果是调用已经发布的函数，就在左上角的红框内处理，如果是对资源的增删改查，就交给右下角的绿框处理：

OpenFaaS的资源

刚才提到了上图右下角的绿框，其责任是处理资源，这不是本文的重点，但作者好歹算是Kubernetes爱好者，觉得有必要科(xuan)普(yao)一下资源相关的知识点：

1. 在K8S中，Pod、Deployment、Service都是资源，也有对应的Controller根据etcd中保存的期望状态来调节和控制这些资源；
2. 对K8S环境的OpenFaaS来说，它也有自己定义的资源类型(第一篇《安装》里面提到过yaml文件夹，那里面有个crd.yml文件，记录了OpenFaaS的资源定义)；
3. OpenFaaS怎么控制自己的资源呢？faas-netes提供CRUD接口给外面调用，而这些接口的内部实现，就是上面图中你们看到的绿框了，显然，经典的K8S Controller模式不能满足OpenFaaS对资源控制的需求，于是就采用了目前流行的Operator模式：更复杂的资源定义、更复杂的资源控制逻辑
4. 至于OpenFaaS的资源具体有哪些，那要详细去看crd.yml文件，以及OpenFaaS Operator的代码了，不过上图还是给我们指明了方向：Secret、Deployment、Service，想想也是如此，咱们把业务功能发布到OpenFaaS，最关注的不就是安全(Secret)、部署配置(Deployment)、对外暴露(Service)这些东西嘛；
5. 经过欣宸的一番梳(chui)理(niu)，现在对faas-netes的了解是否更进一步了呢？函数的发布、后期的资源控制和调节，都是faas-netes的Operator在负责，接下来是不是该回到正题了：函数调用
6. 主角watchdog已经哭晕了吧…

watchdog分析

• 还是前面那幅图，咱们聚焦右上角那部分，我把它截出来如下图所示：

• 如果咱们用nodejs模板开发函数，写了个index.js文件，那么响应外部请求时会走到下图红框位置，进入Watchdog的8080端口，此时Watchdog会新建node进程，该进程执行index.js文件：

• 上面说得不够清楚么？那就再详细一些，咱们开发函数时会做成docker镜像，这个镜像里有些啥？再来一副官方图如下，真相大白：镜像里有个Watchdog，监听8080端口，收到请求后fork一个进程，通过stdin把请求参数传给这个进程，进程调用咱们自己写的函数方法，并且把参数传给此方法，等方法执行完毕后，返回值通过stdout给到Watchdog

• 现在，相信您在写完一个函数后，对于外部请求如何调用到您写的那段代码应该了然于胸，但是，依然有个小小的盲点：我知道了Watchdog能干啥，但是Watchdog具体是个啥？咋就进了docker镜像呢？
• 上述问题，在模板的Dockerfile文件中可以找到答案(Dockerfile是制作docker镜像的脚本文件)，咱们打开node模板的Dockerfile看看；
• 如下，一开始就从基础镜像openfaas/classic-watchdog:0.18.18里把文件fwatchdog复制过来了：

FROM --platform=${TARGETPLATFORM:-linux/amd64} openfaas/classic-watchdog:0.18.18 as watchdog
FROM --platform=${TARGETPLATFORM:-linux/amd64} node:12.13.0-alpine as ship

COPY --from=watchdog /fwatchdog /usr/bin/fwatchdog
RUN chmod +x /usr/bin/fwatchdog

• 这个Dockerfile的结尾如下，也就是说该镜像的容器一启动就会执行fwatchdog：

CMD ["fwatchdog"]

• 至此，您对Watchdog是否有了足够的了解，如果前面的信息量太大，咱们来做个小结；

小结

1. 开发函数时，当函数文件编写完成后，就开始制作docker镜像；
2. 制作的镜像中，包含有fwatchdog文件，以及咱们编写的函数，如果是python、nodejs等脚本语言，就会将脚本和nodejs或者python都复制到镜像中，如果是java类型的，还会涉及到编译构建；
3. 部署好函数后，Kubernetes环境会根据此镜像创建pod，而pod启动后，就会运行fwatchdog文件，也就是启动了watchdog进程；
4. 外部访问函数时，请求先到API Gateway，再到上一步创建的pod的8080端口；
5. 这个pod里面，是watchdog在监听8080端口，收到请求后，创建一个node进程，把请求参数通过stdin传给node进程；
6. node进程会执行咱们开发函数时编写的函数，并且将收到的参数作为函数的入参；
7. 咱们编写的函数执行完毕后，node进程将返回值写入stdout，这时候watchdog通过stdout就会收到函数的返回值；
8. watchdog将收到的返回值返回给API Gateway，最终返回给用户；
9. 这回终于说清楚了吧，如果您还意犹未尽想继续深入，请移步watchdog的源码吧，地址是：https://github.com/openfaas/classic-watchdog ，这是golang编写的，作者欣宸因为是Java背景，就不敢多说了，怕被打；

java程序员的担忧

1. 如果您是一位java程序员，看完以上内容是否和作者一样涌起一丝担忧？
2. 咱们先看看tomcat的架构，如下图：

1. 看完上图重点就来了，对比如下： tomcat：监听8080，收到请求后，从线程池中指定线程处理； watctdog：监听8080，收到请求后，启动一个进程去处理；
2. 如果您是java程序员，应该能感受到这种担忧：启动进程意味着创建JVM实例，再创建线程，这些相对于业务逻辑都更消耗系统资源（CPU、内存），如果通过大量fork进程去处理高并发的话，其代价可想而知，另外连接池、JIT、GC等各种优化手段更无从谈起了；
3. 所以，真相是什么呢？在OpenFaaS上开发java函数，会不会走watchdog + fork进程那一套？咱们下一篇细说吧，本文没有贴代码，纯手动打字，真的太累了…
4. 先剧透：OpenFaaS很优秀，上述问题已经解决，就看Alex Ellis大神的具体手段了；