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版本:v1.4

Yurt-Manager

1. 功能简介

Yurt-Manager 组件由多个控制器和 webhook 组成,用于确保 Kubernetes 在云边协同场景下像在正常数据中心一样工作,例如轻松管理多区域工作负载,为边缘工作负载(DaemonSet 和静态 Pod)提供 AdvancedRollingUpdate 和 OTA 升级等功能。 建议将 Yurt-Manager 组件与 Kubernetes 控制平面组件(如 Kube-Controller-Manager)部署在同一台机器上。Yurt-Manager 作为一个 Deployment 部署,通常包括两个实例,一个master和一个slave。组件的架构图如下:

yurt-manager

  1. 使用参数 --controllers 可以精确控制哪些控制器被激活或者停用。符号 * 用来启用所有默认激活的控制器;foo 专门用来启动名为 foo 的控制器;相对地,-foo 则用来停用名为 foo 的控制器。请注意,各个控制器名称需要用逗号来分隔。
  2. Controller Webhooks 将随其对应的控制器一同被启用或关闭。另一方面,独立Webhooks(Independent Webhooks)默认处于启用状态,但可以通过使用启动参数 --disable-independent-webhooks 来进行关闭。独立Webhook Node主要根据其所属节点池的属性为节点打上适当的标签。

2. 控制器和Webhook介绍

2.1 边缘自治相关控制器

2.1.1 nodelifecycle 控制器

在启用 nodelifecycle 控制器之前,必须首先禁用原有 Kube-Controller-Manager 组件中的同名控制器。新增的 nodelifecycle 控制器相较于原生版本提供了改进的功能:对于带有 apps.openyurt.io/binding=true annotation 的节点,即使节点状态变为 NotReady,控制器也不会将 Pod.Status 中的 Ready 属性设置为 false

2.1.2 podbinding 控制器

对于一些边缘计算服务,它们要求在节点出现故障时,其运行的 Pod 不应被驱逐,从而实现 Pod 与节点的持久绑定。例如,一个连接到特定摄像头的图像处理应用,或者需要部署在特定路口的智能交通系统。 通过为节点添加 apps.openyurt.io/binding=true annotation,可以启用 Pod 与节点的绑定功能,保证节点上的所有 Pod 均与之绑定,并且不受到云端和边缘网络状态变化的影响。 podbinding 控制器负责在 apps.openyurt.io/binding annotation 被更改时,管理 Pod 的容忍策略。当节点标记为 apps.openyurt.io/binding=true 时,Pod 的 node.kubernetes.io/not-readynode.kubernetes.io/unreachable 容忍时间(TolerationSeconds)将被设置为 0,这样即便在云端与边缘网络断开的情况下,Pod 也不会从节点上被驱逐。 反之,如果节点未被设置为 true,这些容忍时间将默认为 300 秒。

2.1.3 delegatelease 控制器

delegatelease 控制器设计为与 yurt-coordinator 组件配合工作。在节点与云端的连接中断时,通过 yurt-coordinator 组件会上报带有 openyurt.io/delegate-heartbeat=true annotation 的节点 Leasedelegatelease 控制器在检测到含有此注释的 Lease 时,会给节点添加 openyurt.io/unschedulable 的污点标记,以确保新创建的 Pod 不会被调度到这些节点上。

2.1.4 yurtcoordinatorcert 控制器

yurtcoordinatorcert 控制器的职责是为 yurt-coordinator 组件生成相关的证书和 kubeconfig 文件。该控制器确保所有的证书和 kubeconfig 文件都以 Secret 资源的形式安全地存储在系统中。

2.2 Raven相关控制器

2.2.1 gatewaypickup 控制器

Raven组件定义了新的CRD Gateway作为实现跨网络域网络通信信息载体,通过对节点打Label划分网络域,为每个网络域创建一个Gateway集群资源,对Gateway的Spec进行配置,为每个网络域选择一些节点作为备用的网关,择gatewaypickup控制器负责协调Gateway,为每个网络域从备选的网关节点中选举网关,并且记录本网络域的节点信息。

2.2.2 gatewaydns 控制器

Raven L7需要将所有NodeName+Port的Http请求转发到本网络域的网关节点,由网关节点负责跨域或本域转发,对NodeName的解析需要部署Raven专用的DNS,安装方法与简介,其中,Raven专用的DNS采用host插件的方式将一个Configmap挂载进DNS内,这个Configmap记录将所有NodeName都解析到kube-system/x-raven-proxy-internal-svc的ClusterIP,这个Service后端挂载着网关节点,即可实现所有七层请求都转发到网关节点进行代理。而GatewayDNS控制器就是动态维护这个configmap的条目。

2.2.3 gatewayinternalservice 控制器

Raven L7需要将将所有NodeName+Port的Http请求转发到本网络域的网关节点,由网关节点负责跨域或本域转发,GatewayDNS控制维护Configmap解决了NodeName的地址解析,将请求转发到kube-system/x-raven-proxy-internal-svc的ClusterIP,gatewaypublicservice控制器即负责维护这个service的生命周期,但Http请求的端口根据实际业务设计而变化,因此通过配置Gateway Spec.ProxyConfig,配置代理的Http/Https端口,gatewaypublicservice控制器根据配置为x-raven-proxy-internal-svc配置端口转发,所有的https/http请求转发到raven agent的10263/10264端口

2.2.4 gatewaypublicservice 控制器

Raven的Gateway可采用LoadBalancer和PublicIP两种暴露方式提供给边缘侧网关节点构建跨域隧道,如果LoadBalancer的方式暴露,gatewaypublicservice控制器负责维护一个Loadbalancer的Service和Endpoints的生命周期

2.3 工作负载相关控制器

2.3.1 daemonpodupdater 控制器

在云边协同场景中,当存在 NotReady 节点时,DaemonSet 的传统 RollingUpdate 升级策略很容易阻塞。为解决这个问题,daemonpodupdater 控制器提出了两种新的升级模型:AdvancedRollingUpdate 和 OTA(空中)升级。 AdvancedRollingUpdate 策略首先升级 Ready 节点上的 Daemon Pod,并跳过 NotReady 节点。当节点从 NotReady 转为 Ready 时,该节点上的Daemon Pod 会自动升级。 OTA 策略用于边缘节点所有者(而非集群所有者)决定升级工作负载的场景。这种方法尤其适用于电动汽车等情况,其中边缘节点所有者对升级过程具有完全控制权。

在云-边协作环境中,DaemonSet 的标准 RollingUpdate 更新策略可能会因 NotReady 节点的存在而遭遇阻塞。为了克服这一挑战,daemonpodupdater 控制器引入了两种新型更新机制:AdvancedRollingUpdate 和 OTA(空中升级)。 AdvancedRollingUpdate 机制优先更新状态为 Ready 的节点上的 Daemon Pod,并跳过 NotReady 状态的节点。当节点状态从 NotReady 变为 Ready 后,该节点上的 Daemon Pod 将会自动进行更新。 OTA 更新机制适用于边缘节点所有者(非集群管理员)自主决定更新时机的场景,例如电动汽车等场合,其中边缘节点所有者对升级过程拥有完全自主控制权。

2.3.2 yurtappset 控制器/webhook

在原生 Kubernetes 环境中,管理分布于多个节点池的同类应用通常要求为每个节点池创建单独的 Deployment,这无疑增加了管理负担和潜在的出错率。为了简化管理流程,YurtAppSet CRD 被设计用来定义一个应用模板(兼容 Deployment 和 StatefulSet),并负责跨多个节点池管理工作负载。 YurtAppSet 要求用户在其 Spec.Topology 字段中明确定义工作负载应部署至哪些指定节点池。这种方法大幅简化了应用的部署和管理,使得在多节点池环境中进行应用的扩展、升级和维护变得更加便捷。利用 YurtAppSet,用户能够集中管理多节点池的应用部署,有效降低管理复杂度及错误率。

2.3.3 yurtappdaemon 控制器/webhook

在传统 Kubernetes 中,DaemonSet 负责在集群的每个节点上运行复制的守护 Pod。节点的新增或删除会触发相应的守护 Pod 的创建或移除。但在需要根据节点池动态变化自动调整工作负载的情况下,DaemonSet 并不适用。 YurtAppDaemon 的设计初衷是确保在所有节点池或通过 Spec.NodePoolSelector 指定的节点池中,基于 Spec.WorkloadTemplate 自动部署指定的工作负载。随着节点池的增加或移除,YurtAppDaemon 控制器及 Webhook 将为相应节点池创建或移除工作负载,保证符合条件的节点池始终拥有预定的 Pods。

2.3.4 yurtappoverrider 控制器/webhook

在 YurtAppDaemon 和 YurtAppSet 方案中,工作负载是通过统一的模板进行分发的。但是,当工作负载需要针对不同的节点池或地理区域进行特定的个性化配置时,简单的模板可能无法完全满足需求。虽然 YurtAppSet 通过 Topology 字段提供了一定程度的个性化调整能力,为了进一步降低系统间耦合并保持向后兼容性,我们引入了 YurtAppOverrider,作为一个专门负责多地域工作负载个性化渲染的引擎。 YurtAppOverrider 的主要作用是确保所有绑定的 YurtAppDaemon 和 YurtAppSet 在分发工作负载前,都会经过特定Webhook的渲染处理。无论是 YurtAppDaemon 和 YurtAppSet 的模板发生变动,还是 YurtAppOverrider 的个性化配置需要更新,YurtAppOverrider 控制器都会触发配置的重计算,以保证在多地域部署场景下实现精确的个性化配置。

2.3.5 yurtstaticset controller/webhook

考虑到边缘设备众多且分布广泛,手动部署和升级云边环境中的静态 Pod 可能会带来巨大的操作挑战和风险。为了克服这些挑战,OpenYurt 推出了一种名为 YurtStaticSet 的新型自定义资源定义(CRD),旨在改善静态 Pod 的管理体验。 yurtstaticset 控制器/webhook 为静态 Pod 引入了 AdvancedRollingUpdate 和 Over-The-Air(OTA)两种升级机制,确保在云边协同环境中对静态 Pod 进行有效的版本控制和无缝升级。

2.4 其他

2.4.1 nodepool 控制器/webhook

用户通常借助各种 Kubernetes 标签来对节点进行分组与管理。但是,随着节点和标签数量的持续增长,对节点进行操作和维护的工作——比如实施调度策略、批量设置污点等——变得日益繁琐和复杂。 为了简化这一过程,NodePool 把一组具有共同特性的节点(如地理位置、CPU 架构、所属云服务提供商等)抽象成一个节点池,使得节点可以在这一更高层级上进行统一管理。通过这种抽象,NodePool 为集群中的节点分组带来了清晰的结构,极大地简化了节点的整体操作和维护流程。

2.4.2 csrapprover 控制器

在 Kubernetes 中,CSR(证书签名请求)的审批策略非常严格,这意味着 OpenYurt 组件(如 YurtHub)生成的 CSR 不会自动获得 Kube-Controller-Manager 的批准。 为了解决这一问题,Yurt-Manager 中的 csrapprover 控制器被设计用来负责审批 OpenYurt 组件的 CSR 请求,确保正常运行。

2.4.3 platformadmin 控制器/webhook

PlatformAdmin 从之前版本的 EdgeX CRD 演进而来,是边缘设备管理平台的抽象,用户只需要输入设置接入的平台、需要部署的 NodePool 的名字、需要部署的版本等等,就可以在节点池部署一套边缘设备管理平台。

platformadmin-controller集成在yurt-manager中,负责将PlatformAdmin CR解析为对应的configmap、service和yurtappset,从而实现边缘设备管理平台的部署。

同时,它还负责将yurt-iot-dock分发到对应的节点池,以实现边缘端设备同步,且用户可以通过PlatformAdmin CR的components字段来选择需要部署的edgex可选组件,这一部分请参考云原生管理端设备章节

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2.4.4 servicetopologyendpoints/servicetopologyendpointslices 控制器

servicetopology 控制器用于协助 YurtHub 中的 servicetopology filter 为集群提供服务拓扑路由功能。 当Service的拓扑Annotation被修改时,servicetopology 控制器会更新相应的Endpoints和 EndpointSlices,从而触发节点端YurtHub中的服务拓扑更新。