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OpenYurt 开箱测评 | 一键让原生 K8s 集群具备边缘计算能力

头图.png

作者| 郑超 阿里云高级开发工程师

随着物联网技术以及 5G 技术的高速发展,将云计算的能力延伸至边缘设备端,并通过中心进行统一交付、管控,已成为云计算的重要发展趋势。为服务更多开发者把握这一趋势,5 月 29 日,阿里巴巴正式对外开源了基于 ACK@Edge(边缘集群托管服务)的云原生边缘计算框架 —— OpenYurt。

自 OpenYurt 开源以来受到了开发者的关注,今天这篇文章将带大家快速上手 OpenYurt ,介绍如何使用 OpenYurt 提供的命令行管理工具 Yurtctl, 高效快速地部署 OpenYurt 集群。

OpenYurt 介绍

OpenYurt 主打“云边一体化”概念,依托 Kubernetes 强大的容器应用编排能力,满足了云-边一体化的应用分发、交付、和管控的诉求。相较于其他基于 Kubernetes 的边缘计算框架,OpenYurt 秉持着“最小修改”原则,通过在边缘节点安装 Yurthub 组件,和在云端部署 Yurt-controller-manager,保证了在对 Kubernetes 零侵入的情况下,提供管理边缘计算应用所需的相关能力。OpenYurt 能帮用户解决在海量边、端资源上完成大规模应用交付、运维、管控的问题,并提供中心服务下沉通道,实现和边缘计算应用的无缝对接。在设计 OpenYurt 之初,我们就非常强调保持用户体验的一致性,不增加用户运维负担,让用户真正方便地 “Extending your native kubernetes to edge”。

Yurtctl:一键让原生 K8s 集群具备边缘计算能力

为了让原生 K8s 集群具备边缘计算能力,OpenYurt 以 addon 为载体,非侵入式给原生 K8s 增强了如下能力:

  • 边缘自治能力(YurtHub: 已开源),保证在弱网或者重启节点的情况下,部署在边缘节点上的应用也能正常运行;
  • 云边协同能力(待开源),通过云边运维通道解决边缘的运维需求,同时提供云边协同能力;
  • 单元化管理能力(待开源),为分散的边缘节点,边缘应用,应用间流量提供单元化闭环管理能力;
  • 其他一些能力。

对于大家比较关心的问题:如何将增强的边缘计算能力和原生 K8s 无缝融合。基于过往 ACK@Edge 的线上运维经验,我们开源了 Yurtctl 命令行工具,帮助实现了原生 Kubernetes 和 OpenYurt 之间的无缝转换以及对 OpenYurt 相关组件的高效运维。

Yurtctl 的工作原理

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图 1 – Yurtctl convert 流程

Yurtctl 是一个中心化的管控工具。在 OpenYurt 云-边一体的架构里,Yurtctl 将直接与 APIServer 进行交互。它借助原生 Kubernetes 的 Job workload 对每个 node 进行运维操作。如图1所示,在执行转换(convert)操作时,Yurtctl 会通过 Job 将一个 servant Pod 部署到用户指定的边缘节点上,servant Pod 里的容器执行的具体操作请参考:https://github.com/alibaba/openyurt/blob/master/config/yurtctl-servant/setup_edgenode

由于 servant Pod 需要直接操作节点 root 用户的文件系统(例如将 yurthub 配置文件放置于 /etc/kubernetes/manifests 目录下),并且需要重置系统管理程序(kubelet.service), servant Pod 中的 container 将被赋予 privileged 权限,允许其与节点共享 pid namespace,并将借由 nsenter 命令进入节点主命名空间完成相关操作。当 servant Job 成功执行后,Job 会自动删除。如果失败,Job 则会被保留,方便运维人员排查错误原因。借由该机制,Yurtctl 还可对 Yurthub 进行更新或者删除。

案例:一键转换 OpenYurt 集群

注:在 ACK 上做 demo 实验

1. 获取 yurtctl

OpenYurt github 仓库包括了 yurtctl 的源码,下载 OpenYurt 仓库之后,即可通过编译获得 yurtctl,具体命令如下:

$ make build WHAT=cmd/yurtctl
hack/make-rules/build.sh cmd/yurtctl
Building cmd/yurtctl

编译成功之后,yurtctl 可执行文件就可以在 _output/bin/ 目录下找到。

2. 将 Kubernetes 转换为 OpenYurt

如果我们想将一个双节点(node1 和 node2)的 Kubernetes 集群转换成 OpenYurt 集群,并且只想让 node2 成为自治边缘节点,那么可以通过执行 yurtctl convert 来实现,具体命令如下:

$ yurtctl convert --cloud-nodes node1 --provider ack
I0603 14:34:33.714304   40825 convert.go:164] mark node1 as the cloud-node
I0603 14:34:33.719816   40825 convert.go:172] mark node2 as the edge-node
I0603 14:34:33.736609   40825 convert.go:198] deploy the yurt controller manager
I0603 14:34:33.742272   40825 convert.go:210] deploying the yurt-hub and resetting the kubelet service...
I0603 14:34:53.810165   40825 util.go:168] servant job(yurtctl-servant-convert-node2) has succeeded

成功配置节点之后,我们需要将边缘节点标记为自治状态,具体命令如下:

$ yurtctl markautonomous # 如果用户只想标记部分边缘节点,则可以使用 --autonomous-nodes 选项指定
I0602 11:22:05.610222   89160 markautonomous.go:149] mark node2 as autonomous

接着我们就可以测试 node2 在断网环境下是否能实现节点自治。首先,在 node2 上部署一个测试 pod:

$ kubectl apply -f-<<EOF
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: bbox
spec:
  nodeName: node2
  containers:
  - image: busybox
    command:
    - top
    name: bbox
EOF
pod/bbox created

登陆到 node2 上,将 Yurthub 的 –server-addr 参数设置为一个不可访问的地址:

sudo sed -i 's|--server-addr=.*|--server-addr=https://1.1.1.1:1111|' /etc/kubernetes/manifests/yurt-hub.yaml

耐心等待 40 秒,我们将观察到,即使 node2 已经处于 NotReady 状态,pod1 仍然处于 Running 状态。这说明当边缘节点处于自治状态时,即使 node 不在线,Pod 也不会被云端 node controller 驱逐。

$ kubectl get node 
NAME           STATUS     ROLES    AGE   VERSION
node1          Ready      master   14m   v1.14.8
node2          NotReady   <none>   12m   v1.14.8
$ kubectl get pod
NAME   READY   STATUS    RESTARTS   AGE
bbox   1/1     Running   0          5m12s

这时如果将 node2 重启,我们可以用 docker ps (假设节点使用 docker 作为 container runtime)命令来验证 bbox Pod 会被重新拉起。

$ docker ps --format 'table {{.ID}}\t{{.Image}}\t{{.RunningFor}}' | grep busybox
d0c8134fddc1        busybox          About a minutes ago

这是因为 Kubelet 会从 Yurthub 读取缓存的数据,恢复重启前的Pod状态。这部分技术细节我们会在后续的文章里详细介绍。

3. 将 OpenYurt 转换回 Kubernetes

相对的,通过运行 yurtctl revert 命令,用户可以将一个 OpenYurt 集群转换回 Kubernetes 集群。假设我们想将上述双节点 Kubernetes 集群转换回 Kubernetes 模式,那么只需运行以下命令即可(运行该命令前,请先将 node2 上的 yurthub 重新连上 apiserver):

$ yurtctl revert
I0603 14:38:55.522376   41016 revert.go:106] label alibabacloud.com/is-edge-worker is removed
I0603 14:38:55.527998   41016 revert.go:116] yurt controller manager is removed
I0603 14:38:55.548354   41016 revert.go:130] ServiceAccount node-controller is created
I0603 14:39:05.572686   41016 util.go:168] servant job(yurtctl-servant-revert-node2) has succeeded
I0603 14:39:05.572718   41016 revert.go:142] yurt-hub is removed, kubelet service is reset

如果还想了解更多 yurtctl 的使用方法,请参考 OpenYurt github 仓库下的[ ]()yurtctl的教程:https://github.com/alibaba/openyurt/tree/master/docs/tutorial

What’s Next

Yurtctl 目标是成为运维人员管理 OpenYurt 集群的有力工具。因此我们会持续演进 Yurtctl 以支持 OpenYurt 的新功能和新增的运维流程或场景。例如,不久之后 OpenYurt 还将开源 Yurttunnel,Yurtunit 等组件,Yurtctl 也将对这些组件提供支持。我们同时欢迎大家提出对 Yurtctl 的需求,一起努力使其更加完善。

社区建设

OpenYurt 社区欢迎新用户加入和参与共建。用户可以通过 Github issue 获取技术支持、报告 bug、提出需求意见等,或者通过 OpenYurt 用户钉钉群(群号:31993519)直接和core开发人员取得联系。

欢迎参与共建:OpenYurt 项目地址 – https://github.com/alibaba/openyurt

阿里巴巴云原生关注微服务、Serverless、容器、Service Mesh 等技术领域、聚焦云原生流行技术趋势、云原生大规模的落地实践,做最懂云原生开发者的公众号。”

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