作者 | 新胜阿里云技术专家

导读：OpenYurt 开源两周以来，以非侵入式的架构设计融合云原生和边缘计算两大领域，引起了不少行业内同学的关注。阿里云推出开源项目 OpenYurt，一方面是把阿里云在云原生边缘计算领域的经验回馈给开源社区，另一方面也希望加速云计算向边缘延伸的进程，并和社区共同探讨未来云原生边缘计算架构的统一标准。为了更好地向社区和用户介绍 OpenYurt，我们特地推出【深度解读OpenYurt】系列文章，本文为系列文章的第二篇，详细介绍了 OpenYurt 的边缘自治能力的设计细节。

系列文章推荐：

OpenYurt 开箱测评 | 一键让原生 K8s 集群具备边缘计算能力

OpenYurt介绍

5 月 29 号 OpenYurt 正式开源了。OpenYurt 作为公共云服务 ACK@Edge 的核心框架，已经应用于 CDN、音视频直播、物联网、物流、工业大脑、城市大脑等实际应用场景中，并服务于阿里云 LinkEdge、盒马、优酷、视频云等多个业务或项目中。目前开源的能力包括:

边缘自治能力
原生 K8s 集群一键式转换为边缘集群

项目地址: OpenYurt，欢迎大家一起来参与开源！

边缘自治特性

1. 特性介绍

将 Kubernetes 系统延展到边缘计算场景，边缘节点将通过公网和云端连接，从公网的不稳定性以及成本等因素考虑，边缘要求断网状态或者弱网状态下边缘业务可以持续运行。我们从 Gartner 的边缘计算报告中提到的边缘计算诉求中，边缘自治也是主要诉求之一：

而从 Kubernetes 系统架构来看，主要因为 Slave Agent(Kubelet) 中的容器信息保存在内存中，断网状态下因为无法从云端获取业务数据，如果节点或者 Kubelet 重启，将无法进行业务容器恢复。如下图：

2. 边缘自治需要解决的问题

因此边缘自治在 Kubernetes 系统里，需要解决下面的问题:

问题 1: 节点异常或重启时，内存数据丢失，网络断连时业务容器无法恢复；
问题 2: 网络长时间断连，云端控制器对业务容器进行驱逐；
问题 3: 长时间断连后网络恢复时，边缘和云端数据的一致性保障。

1）问题 1 的解决方案

解决方案 1：

重构 kubelet 组件，复用或者参考 kubelet 的 checkpoint 功能，持久化容器业务数据到本地磁盘，网络断连状态下利用本地缓存数据实现业务恢复。

该方案经过重构 kubelet，成功解决边缘自治的需求，具备如下优点：

通过重构 kubelet，方便在 kubelet 中集成对端设备的管理能力；
通过重构 kubelet，可以对 kubelet 进行轻量化改造。此优点但是也意味着原生 kubelet 功能缺失的问题。

但是也有如下不足：

可维护性差: 侵入式修改 kubelet core，跟随社区版本升级非常困难，熟悉kubelet的同学都会有同感，kubelet 组件由于直接负责跟计算，存储，网络交互，所以其代码结构和逻辑异常复杂。因此持续维护一个深度修改过的 kubelet 的工作量可想而知；
可扩展性差: 因为自治能力直接做到重构的 kubelet 组件中，这样边缘节点如果其他组件(如网络组件)想复用边缘自治能力将面临重复造轮子的境地；
场景耦合更深: 例如在 kubelet 重构中增加了 IOT 设备管理，将可能使 kubelet 和 IOT 场景深度耦合。

解决方案 2 (OpenYurt使用方案)：

在边缘节点上增加 web 缓存及请求代理 hub(取名为 YurtHub，商业产品中名为 edge-hub)，边缘侧组件(kubelet)和云端通信将经由该组件。YurtHub 相当于带有数据缓存功能的”透明网关“，和云端网络断连状态下，如果节点或者 kubelet 重启，将从 YurtHub 中获取到业务容器相关数据，有效解决边缘自治的问题。

相比解决方案 1，有如下优势:

kubelet 零修改，意味原生 kubelet 能力天然具备，同时跟随 Kubernetes 版本升级零负担；
可扩展性强，节点其他组件轻松复用 YurtHub；
与 Kubernetes 设计理念契合，YurtHub 非常容易扩展出更多的能力。

当然 OpenYurt 的解决方案，也会面临如下的问题：原生 kubelet 比较 high-weight，在资源紧张场景下应用会比较挑战。目前商业产品中节点规格推荐 2U4G 起步。

2）问题 2 和 3 的解决方案

问题 2 和问题 3 的解决方案相比比较简单，因此不展开做过多的方案说明和比较。

问题 2：原生云端组件 kube-controller-manager 对 Pod 驱逐解决

该问题正是通过开源组件 yurt-controller-manager 中的 Node Controller 来解决的。如 github 主页介绍所示：

问题 3: 网络恢复时，边缘和云端网络一致性

Kubernetes 系统中，用户是通过云端对边缘进行管控的(如应用部署，升级，扩缩容等)，因此当边缘和云端网络断联时，边缘节点将不会从云端同步用户对节点的管控操作，因此断网期间，只要 YurtHub 保持本地缓存数据和断网时刻一致(即断网期间边缘缓存数据不更新)，而网络恢复时，再从云端同步最新数据即可。

后续展开

OpenYurt 刚刚开源，也意味这块工作刚刚开始，相信我们更贴近云原生的架构设计，会支持 OpenYurt 走的更远。同时 OpenYurt 设计理念: Extending your native Kubernetes to edge，相信也会让云原生爱好者更为接受。

参考链接

gartner 报告链接

OpenYurt 项目地址：https://github.com/alibaba/openyurt，欢迎大家参与共建！有疑问可加入钉钉交流群：31993519

课程推荐

为了更多开发者能够享受到 Serverless 带来的红利，这一次，我们集结了 10+ 位阿里巴巴 Serverless 领域技术专家，打造出最适合开发者入门的 Serverless 公开课，让你即学即用，轻松拥抱云计算的新范式——Serverless。

点击即可免费观看课程：https://developer.aliyun.com/learning/roadmap/serverless

“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。”

深度解读 OpenYurt ：边缘自治能力设计解析相关推荐

深度解读 OpenYurt：从边缘自治看 YurtHub 的扩展能力
作者 | 新胜阿里云技术专家 **导读:OpenYurt 开源两周以来,以非侵入式的架构设计融合云原生和边缘计算两大领域,引起了不少行业内同学的关注.阿里云推出开源项目 OpenYurt,一方面是 ...
深度解读OpenYurt：从边缘自治看YurtHub的扩展能力
作者 | 新胜阿里云技术专家导读:OpenYurt 开源两周以来,以非侵入式的架构设计融合云原生和边缘计算两大领域,引起了不少行业内同学的关注.阿里云推出开源项目 OpenYurt,一方面是把阿 ...
支持 gRPC 长链接，深度解读 Nacos 2.0 架构设计及新模型
点击上方蓝色"方志朋",选择"设为星标" 回复"666"获取独家整理的学习资料! 作者 | 杨翊(席翁) Nacos PMC Nacos ...
OpenYurt 深度解读｜开启边缘设备的云原生管理能力
作者|贾燚星(VMware), 何淋波(阿里云) 北京时间 9 月 27 号,OpenYurt 发布 v0.5.0 版本.新发布版本中首次提出 kubernetes-native非侵入.可扩展的边缘设 ...
OpenYurt 深度解读：如何构建 Kubernetes 原生云边高效协同网络？
作者 | 郑超导读:OpenYurt 是阿里巴巴开源的云边协同一体化架构,与同类开源方案相比,OpenYurt 拥有可实现边缘计算全场景覆盖的能力.在之前的一篇文章中,我们介绍了 OpenYurt ...
管理节点连接不上sql节点_华为云IEF智能边缘平台十万边缘节点管理技术深度解读学习笔记...
华为云智能边缘平台IEF首席架构师张琦在3月27-28日举办的华为开发者大会2020(Cloud)上,深度解读了十万边缘节点的管理技术,以及如何通过云原生技术和边缘计算结合,构建边缘计算实战场景中所需 ...
深度解读谷歌开源的最精确自然语言解析器SyntaxNet
深度解读谷歌开源的最精确自然语言解析器SyntaxNet 谷歌开源了SyntaxNet,也发布了针对英语的预训练解析程序 Parsey McParseface.除了让更多人使用到最先进的分析技术之外, ...
NBA赛事直播超清画质背后：阿里云视频云「窄带高清2.0」技术深度解读
在半月前结束的NBA总决赛中,百视TV作为全网唯一采用"主播陪你看NBA"模式的直播平台,以"陪看型"赛事解说来面对内容差异化竞争.与此同时,百视TV还运用了& ...

深度解读 OpenYurt ：边缘自治能力设计解析