作者 | 新勝 ?阿里云技術專家

導讀：OpenYurt 開源兩周以來，以非侵入式的架構設計融合云原生和邊緣計算兩大領域，引起了不少行業內同學的關注。阿里云推出開源項目 OpenYurt，一方面是把阿里云在云原生邊緣計算領域的經驗回饋給開源社區，另一方面也希望加速云計算向邊緣延伸的進程，并和社區共同探討未來云原生邊緣計算架構的統一標準。為了更好地向社區和用戶介紹 OpenYurt，我們特地推出【深度解讀OpenYurt】系列文章，本文為系列文章的第三篇，一一介紹了 OpenYurt 中組件?YurtHub?的擴展能力。

系列文章推薦：

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OpenYurt 介紹

阿里云邊緣容器服務上線 1 年后，正式開源了云原生邊緣計算解決方案?OpenYurt，跟其他開源的容器化邊緣計算方案的區別在于：OpenYurt 秉持 Extending your native Kubernetes to edge 的理念，對 Kubernetes 系統零修改，并提供一鍵式轉換原生 Kubernetes 為 openyurt，讓原生 K8s 集群具備邊緣集群能力。

同時隨著 OpenYurt 的持續演進，也一定會繼續保持如下發展理念：

• 非侵入式增強 K8s
• 保持和云原生社區主流技術同步演進

YurtHub 架構說明

在上篇文章中，我們介紹了?OpenYurt 的邊緣自治能力，重點解讀了其中的組件 YurtHub。其架構圖如下：

同時在介紹 YurtHub 的優勢中我們提到?與 Kubernetes 設計理念契合，YurtHub 非常容易擴展出更多的能力。具體在 YurtHub 擴展出了什么能力呢？接下來我們將一一展開介紹。

YurtHub 的擴展能力

1. 邊緣網絡自治

首先介紹一下何謂邊緣網絡自治：即在邊緣和云端網絡斷連時，不管時業務容器重啟，或是邊緣節點重啟等，邊緣業務的跨節點通信可以持續工作或是自動恢復。

在 OpenYurt 中，實現邊緣網絡自治需要解決如下的問題（以 flannel vxlan overlay 網絡為例）：

• 問題 1: 節點上的網絡配置可以自治，kube-proxy 的 iptables/ipvs 規則，flannel 的 fdb/arp/route 配置，coredns 的域名解析等網絡配置，在節點重啟后可以自動恢復，否則邊緣跨節點通信將無法持續；
• 問題 2: 業務容器 IP 保持不變，因為和云端網絡斷連狀態下容器 IP 變化將無法通知到其他節點；
• 問題 3: vtep(vxlan tunnel endpoint) 的 mac 地址保持不變，原因和容器 IP 保持不變類似。

從問題 1 可以看出，必須解決 kube-proxy/flannel/coredns 等組件的自治，才能實現網絡配置的自治。如果之前邊緣自治是采用重構 kubelet 來實現的話，要實現邊緣網絡自治就會碰到很大的麻煩，如果強行把重構的 kubelet 自治能力移植到各個網絡組件 (kube-proxy/flannel/coredns)，也對整個架構將是噩夢。

在 OpenYurt 中因為 YurtHub 的獨立性，kube-proxy/flannel/coredns 等網絡組件輕松使用 YurtHub 來實現網絡配置的自治能力。因為 YurtHub 緩存了 service 等網絡配置資源在 local storage，即使斷網并且節點重啟，網絡組件仍然可以獲得斷網前的 object 狀態以及相應的配置信息。如下圖所示:

問題 2，3 和 Kubernetes core 無關，主要涉及到 cni 插件和 flanneld 的增強，后續文章中再詳細介紹。

2. 多云端地址支持

公有云上的 Kubernetes 高可用部署時，多實例 kube-apiserver 前面一般都掛了一個 SLB，但是在專有云場景下或者邊緣計算場景下，節點需要通過多個云端地址來訪問。比如:

• 專有云場景：因為沒有 SLB 服務，用戶需要需要在云端通過 VIP 方式來自行實現 kube-apiserver 的負載均衡，或者像 kubespray 那樣在每個節點上部署一個 nginx 來實現多云端地址的訪問；
• 邊緣計算場景: 考慮到邊緣和云端之間網絡的穩定性和安全性要求，某些場景下用戶也通過專線和公網兩種方式和云端通信，比如優先采用專線，當專線故障時能自動切換到公網通信。

YurtHub 正式考慮到了上述的需求，支持多云端地址訪問。云端地址的負載均衡模式可以選擇：

• rr(round-robin)： 輪轉模式，默認選擇該模式；
• priority: 優先級模式，高優先級地址故障后才使用低優先級地址。

具體可以參照 YurtHub 的 LB 模塊，如下圖所示：

3. 節點維度的云端流控

對于一個分布式系統來說，流控都是一個無法回避的問題。原生 Kubernetes 從集群視角在 kube-apiserver 中以及從訪問者視角在 client-go 庫中封裝了流量管控，在邊緣計算場景下，client-go 的流量管控既分散又對業務有一定侵入，顯然不能很好的解決流控問題。

YurtHub 在邊緣可以接管不論是系統組件還是業務容器對云端訪問的流量，可以很好的解決節點維度的云端流控問題。目前 YurtHub 的流控配置是：單節點上對云端的并發請求數超過 250 個時，將拒絕新的請求。

4. 節點證書輪換管理

Kubernetes 已經支持節點證書自動輪換，即當節點證書快過期前，kubelet 會自動向云端申請新的節點證書。但是在邊緣計算場景下，很有可能因為邊緣和云端網絡的斷連，造成 kubelet 將無法完成證書的輪換。證書過期后即使和云端網絡連接恢復，節點證書也可能無法自動輪換，并造成 kubelet 的頻繁重啟。

YurtHub 在接管節點和云端通信流量時，同時也可以接管節點的證書管理。這樣既解決了各類安裝工具對節點證書的管理的不一致，也解決了證書過期后網絡再恢復時的證書輪換問題。另外目前 YurtHub 還是 kubelet 共享節點證書，YurtHub 的獨立節點證書管理功能將在近期開源。

5. 其他

YurtHub 除了前面介紹的擴展能力，還有很多有價值的能力，在此也簡單介紹：

• 節點多租隔離管理：在具備多租隔離能力的 Kubernetes 集群中，假定節點歸屬于某個租戶，那么 YurtHub 將可以確保節點上所有云端請求都只返回節點所屬租戶的資源。比如說 list service 將只返回該租戶的 service。而這種多租隔離能力不需要其他組件做任何修改。當然如果要實現集群內的多租隔離，需要配合相應的多組 CRD 等，詳細可以參照項目?kubernetes-sigs/multi-tenancy；
• 集群間節點遷移：某些場景下，邊緣節點需要從集群 A 遷移到集群 B，常規操作是先從集群 A 下線，然后再次接入集群 B，最后在集群 B 部署節點上的應用。因為 YurtHub 對節點流量以及節點證書的接管，可以直接對 YurtHub 注入集群B的信息，讓節點無損遷移到集群 B；
• 通過域名訪問云端 kube-apiserver 等等一些其他功能。

總結

• 通過上述的擴展能力可以看出，YurtHub 不僅僅是邊緣節點上的帶有數據緩存能力的反向代理。而是對 Kubernetes 節點應用生命周期管理加了一層新的封裝，提供邊緣計算所需要的核心管控能力；
• YurtHub 不僅僅適用于邊緣計算場景，其實可以作為節點側的一個常備組件，適用于使用 Kubernetes 的任意場景。相信這也會驅動 YurtHub 向更高性能，更高穩定性發展。

參考鏈接

• kubespray: HA endpoints for K8s

OpenYurt 項目地址：https://github.com/alibaba/openyurt，歡迎大家參與共建！有疑問可加入釘釘交流群：31993519

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原文鏈接
本文為云棲社區原創內容，未經允許不得轉載。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的深度解读OpenYurt：从边缘自治看YurtHub的扩展能力的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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