邊緣使用 K8s 門檻太高?OpenYurt 這個功能幫你快速搭建集群!

阿裏巴巴雲原生 2021-09-18 20:06:35 阅读数:978

使用 k8s 太高 openyurt 功能

OpenYurt 作為阿裏巴巴首個開源的邊緣雲原生項目,涉及到邊緣計算和雲原生兩個領域。然而,許多邊緣計算的開發者並不熟悉雲原生相關的知識。為了降低 OpenYurt 的使用門檻,幫助更多地開發者快速上手 OpenYurt,社區提供了 OpenYurt 易用性工具 yurtctl。該工具致力於屏蔽 OpenYurt 集群創建的複雜性,幫助開發者在本地快速地搭建 OpenYurt 開發測試集群。
 
OpenYurt 采用雲管邊的架構,在原生 Kubernetes 集群之上,以 Addon 的形式進行功能增强,解决了雲管邊場景中,雲邊網絡不穩定、雲邊運維難等關鍵問題,並實現了工作負載/流量的單元化管理、邊緣本地存儲、物聯網設備管理等核心功能。本文實驗的拓撲如圖所示:
 

 
其中,藍色部分是原生的 k8s 組件,柳丁色部分是 OpenYurt 提供的組件。
 

  • Master 節點比特於雲端,作為 OpenYurt 集群的管控節點,同時也作為集群的 Cloud Node,上面部署了原生 k8s 的控制面組件 controlplane,以及 OpenYurt 的管控組件 yurt-controller-manager、yurt-app-manager、yurt-tunnel-server
  • Cloud-Node 節點比特於雲端,作為 OpenYurt 集群的 Cloud Node,可以用於部署 OpenYurt 的管控組件,本文實驗中只用於演示了雲端節點接入操作,沒有實際部署OpenYurt的管控組件。
  • Edge-Node 比特於邊緣,作為集群的邊緣節點,部署了節點自治組件 YurtHub,以及雲端通道組件 tunnel-agent。
     

環境准備

​ 

(1)三臺 Linux 操作系統的計算機。一個作為控制平面節點(同時也是雲端節點)、一個作為雲端節點和一個作為邊緣節點,系統均為 Ubuntu18.04)。
 
(2)系統預安裝 Docker,安裝方式參考
 
(3)關閉系統交換分區,不同版本系統的關閉方式存在差异,本文環境執行 swapoff -a 關閉。
 
(4)下載 OpenYurt 社區代碼,構建 yurtctl 工具,並將 yurtctl 拷貝到三臺主機上。
 

git clone https://github.com/openyurtio/openyurt.git
cd openyurt
export GOOS=linux GOARCH=amd64; make build WHAT=cmd/yurtctl

 
構建的 yurtctl 在目錄_output/bin/中,其中本文采用的 yurtctl 版本為:
 

[email protected]:~# ./yurtctl --version
yurtctl version: projectinfo.Info{GitVersion:"v0.4.1", GitCommit:"3315ccc", BuildDate:"2021-09-08T02:48:34Z", GoVersion:"go1.13", Compiler:"gc", Platform:"linux/amd64"}

 

一鍵拉起控制面節點​

​ 
在 yurtctl 中,提供了init子命令用於拉起 OpenYurt 的管控節點。該節點中部署了 Kubernetes 集群的管控組件(kube-apiserver/kube-scheduler/kube-controller-manager/etcd)。同時也作為 OpenYurt 雲端管控節點部署了 OpenYurt 的管控組件(yurt-controller-manager/yurt-app-manager/yurt-tunnel-server)
 
在控制面節點上,執行如下命令
 

[email protected]:~# ./yurtctl init --image-repository=registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers --kubernetes-version=v1.18.8 --pod-network-cidr=10.244.0.0/16

 
該命令指定了 Kubernetes 相關組件的鏡像倉庫為 registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers,此外指定的 Kubernetes 集群的版本為1.18.8(推薦)。yurtctl init 指令的更多參數可以參考yurtctl init --help.
 
yurtctl init 命令執行成功之後會同步輸出添加雲端節點和邊緣節點的指令。
 

 Your OpenYurt cluster control-plane has initialized successfully!
To start using your cluster, you need to run the following as a regular user:
mkdir -p $HOME/.kube
sudo cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config
sudo chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config
Then you can join any number of edge-nodes by running the following on each as root:
yurtctl join 111.32.157.130:6443 --token tfdxae.lvmb7orduikbyjqu \
--discovery-token-ca-cert-hash sha256:0e1faf696fe976a7b28c03e0dece429c85d72e6e1e6bc2dd1ac3d30d0416f3f0 --node-type=edge-node
And you can join any number of cloud-nodes by running the following on each as root:
yurtctl join 111.32.157.130:6443 --token tfdxae.lvmb7orduikbyjqu \
--discovery-token-ca-cert-hash sha256:0e1faf696fe976a7b28c03e0dece429c85d72e6e1e6bc2dd1ac3d30d0416f3f0 --node-type=cloud-node

 
根據提示,執行如下命令,拷貝證書到相應的目錄,就可以使用 kubectl 操作集群
 

mkdir -p $HOME/.kube
sudo cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config
sudo chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config

​ 
在 master 節點上,查看 master 節點的狀態
 

[email protected]:~# kubectl get nodes
NAME STATUS ROLES AGE VERSION
master Ready <none> 50s v1.18.8

 
查看 master 節點組件是否 Running
 

[email protected]:~# kubectl get pods -A
NAMESPACE NAME READY STATUS RESTARTS AGE
kube-system controlplane-master 4/4 Running 0 55s
kube-system coredns-546565776c-88hs6 1/1 Running 0 46s
kube-system coredns-546565776c-v5wxb 1/1 Running 0 46s
kube-system kube-flannel-ds-h6qqc 1/1 Running 0 45s
kube-system kube-proxy-6rnq2 1/1 Running 0 45s
kube-system yurt-app-manager-75b7f76546-6dsw9 1/1 Running 0 45s
kube-system yurt-app-manager-75b7f76546-x6wzm 1/1 Running 0 45s
kube-system yurt-controller-manager-697877d548-kd5xf 1/1 Running 0 46s
kube-system yurt-tunnel-server-bc5cb5bf-xxqgj 1/1 Running 0 46s

 
其中,各個組件的功能如下:
 

  • controlplane為 all-in-one 的 Kubernetes 管控組件,為了便於理解 OpenYurt 與 Kubernetes 的關系,yurtctl init將 Kubernetes 的管控組件以黑盒的形式部署在同一個 Pod 中。
  • yurt-app-manager為 OpenYurt 的單元化組件,提供 workload 的單元化部署、運維等能力;
  • yurt-controller-manager為節點生命周期管理組件,與邊緣節點上的 yurt-hub 配合實現邊緣節點的自治功能;
  • yurt-tunnel-server為雲邊運維通道的 server 端,與邊緣節點上的yurt-tunnel-agent配合實現從雲到邊的運維能力。
     

一鍵接入雲端節點

 
雲端節點用來部署 OpenYurt 相關的系統組件。在 yurtctl 中,提供了 join 子命令,用於向 OpenYurt 集群中增加雲端節點。此外,在用 yurtctl init 初始化 master 節點時,會將 master 節點也作為一個雲端節點使用。如果需要增加新的雲端節點,可以使用 init 的輸出,拷貝雲端節點接入指令到需要添加的雲端節點上執行。
 

[email protected]:~#./yurtctl join 111.32.157.130:6443 --token vowclg.k7059m0f0qbcebpg --discovery-token-ca-cert-hash sha256:30846295ea024260bc3c4988507c4408e8756ca5440221e109fe8167f636f125 --node-type=cloud-node

 
接入命令中指定了 master 節點的地址,以及接入認證需要的 token 和要接入的節點類型(cloud-node),執行成功輸出如下
 

This node has joined the cluster:
* Certificate signing request was sent to apiserver and a response was received.
* The Kubelet was informed of the new secure connection details.
Run 'kubectl get nodes' on the control-plane to see this node join the cluster.

 
在 master 節點上查看剛接入的雲端節點狀態是否 Ready
 

[email protected]:~# kubectl get nodes -l openyurt.io/is-edge-worker=false
NAME STATUS ROLES AGE VERSION
cloud-node Ready <none> 5m4s v1.18.8
master Ready <none> 9m40s v1.18.8

 

一鍵接入邊緣節點

​ 
邊緣節點作為 OpenYurt 集群實際部署業務的節點,通常部署在用戶的內網環境,與管控組件的網絡連接通常不穩定。因此,邊緣節點上需要部署節點自治組件 yurt-hub 以及雲邊運維組件 yurt-tunnel-agent。在 yurtctl 中,提供了 join 子命令,用於向 OpenYurt 集群中添加邊緣節點。使用 init 中的輸出命令,拷貝邊緣節點接入指令到需要添加的邊緣節點上執行。
 

[email protected]:~# ./yurtctl join 111.32.157.130:6443 --token vowclg.k7059m0f0qbcebpg --discovery-token-ca-cert-hash sha256:30846295ea024260bc3c4988507c4408e8756ca5440221e109fe8167f636f125 --node-type=edge-node

 
接入命令中指定了 master 節點的地址,以及接入認證需要的 token 和要接入的節點類型(edge-node),執行成功輸出如下
 

This node has joined the cluster:
* Certificate signing request was sent to apiserver and a response was received.
* The Kubelet was informed of the new secure connection details.
Run 'kubectl get nodes' on the control-plane to see this node join the cluster.

 
在master節點上查看剛接入的邊緣節點狀態是否Ready
 

[email protected]:~# kubectl get nodes -l openyurt.io/is-edge-worker=true
NAME STATUS ROLES AGE VERSION
edge-node Ready <none> 26s v1.18.8

​ 

查看邊緣節點的組件是否 Running
 

[email protected]:~# kubectl get pods -A -o wide | grep edge-node
kube-system kube-flannel-ds-tdqtx 1/1 Running 0 58s 103.15.99.183 edge-node <none> <none>
kube-system kube-proxy-8r76s 1/1 Running 0 58s 103.15.99.183 edge-node <none> <none>
kube-system yurt-hub-edge-node 1/1 Running 0 16s 103.15.99.183 edge-node <none> <none>
kube-system yurt-tunnel-agent-v4jwt 1/1 Running 0 38s 103.15.99.183 edge-node <none> <none>

 
其中,各個邊緣節點上各個組件功能如下:
 

  • yurt-hub 邊緣節點自治組件,邊緣節點上的組件通過yurt-hubkube-apiserver交互。當雲邊網絡良好時,yurt-hub轉發節點組件的請求到kube-apiserver,並緩存 Response 內容。當雲邊斷網時,edge-hub從本地緩存中獲取數據響應邊緣節點組件的請求。
  • yurt-tunnel-agent雲邊運維通道客戶端,與yurt-tunnel-server配合,實現從雲到邊的運維。
     

    經過以上4個步驟,您就可以在本地擁有一套 OpenYurt 集群。如果需要清理 OpenYurt 集群,可以在集群中的每個節點上執行./yurtctl reset
     
    OpenYurt 背靠原生的 Kubernetes,同時又面向邊緣計算場景。由於 Kubernetes 本身的複雜性,導致很多非原生領域的同學難以上手使用。而 OpenYurt 集群的搭建作為上手的第一步,阻擋了大部分的邊緣計算玩家。為了提昇 OpenYurt 的易用性,yurtctl 設計了 init、join、reset、convert 等工具,目的在於幫助用戶快速地在本地搭建 OpenYurt 集群,跨越使用 OpenYurt 的第一步。雖然目前易用性有了很大的提昇,但是仍然有很多不足之處。期待社區的同學積極參與,基於 OpenYurt,一起打造更加易用的邊緣雲原生基礎設施。
     

溝通與交流

 
如果您對於 OpenYurt 有任何疑問,歡迎使用釘釘掃描二維碼或者搜索群號(31993519)加入釘釘交流群。
 

 
相關鏈接:
https://github.com/openyurtio/openyurt
https://docs.docker.com/engine/install/

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