快速搞懂容器技术的核心要点

阅读数:92 2019 年 12 月 20 日 17:20

快速搞懂容器技术的核心要点

随着全面云化时代的到来,很多公司都走上了容器化的道路,容器化确实带来了很多便捷,也降低了公司成本,但企业在落地容器技术的过程中也踩过不少坑。

比如,对应用和架构进行大的改造没有经验,没有合适的技术人才,技术还不成熟,没有合适的应用场景等。那么,在使用容器技术时,如何更好地与现有系统进行集成和共存?

InfoQ 与华为云原生技术团队共同建立了【容器魔方】技术社群,每天在群内分享技术资料,有任何疑问都可以与群内开发者讨论。在这里我们既谈技术,也交个朋友。

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快速搞懂容器技术的核心要点

【容器魔方】技术社群得到了来自微博大 V 阮一峰、廖雪峰等老师的倾情推荐,几位老师后续也将在社群里与大家进行互动交流。
快速搞懂容器技术的核心要点

快速搞懂容器技术的核心要点
除了技术分享,从上周开始,线上公开课正式开始。第一节课获得了社群粉丝们的热烈响应,讨论也非常激烈。在线上直播结束后,讲师也回答了网友的提问。部分问题摘取如下:

关键词 1:云边数据协同

:KubeEdge 云和边的数据协同有什么优势?
讲师回答:K8s 的原生架构中, Node (Kubelet) 是通过 List-watch 机制主动与 Master 通信。List-watch 机制有几个特点:

  1. 事件传输没有 ACK 类的校验机制,要依赖数据中心稳定的网络保证不丢事件。
  2. 每次网络断开,Node 侧都会从新执行 List 操作 (取回所有数据),要依赖数据中心稳定的网络保证长连接不频繁断开,否则对 Master 及网络都是很大的损耗。
    在边缘场景下,众所周知网络都是很不稳定的,包括丢失数据、连接断开等。针对不稳定的网络,在 KubeEdge 云边协同的设计中主要采用的措施有:
  3. 把 List-watch 中的事件取出来,加了 ACK 校验机制,只有边缘收到数据且回复 ACK 信息,云端才认为发送成功,反之则进行重试;
  4. 在网络断开 (确认节点离线) 后,云端会将待同步数据持久化,等到边缘节点上线,再将缓存的待发送数据逐一下发;
  5. 针对未发送的消息实时检查合并去重,避免网络震荡。
    KubeEdge 的云边协同机制不仅保证了云和边之间数据的可靠传输,也避免了网络不稳定时重新 List 造成的网络压力。

关键词 2:KubeEdge 边缘节点自治

:KubeEdge 目前是如何解决边缘节点自治能力的?
讲师回答:KubeEdge 会在边缘将收到的应用、设备元数据都进行本地持久化。相比 Kubelet 在内存中缓存对象的方式,KubeEdge 可以有效保证节点离线、故障恢复时的业务自治和快速自愈。

关键词 3:边缘应用和云端数据保持一致

:边缘节点离线后,依赖数据多次变更,边缘应用和云端数据的最终一致是怎么保证的?
讲师回答:目前,KubeEdge 应用管理等操作都需要通过 K8s master 进行,针对边缘节点离线场景主要提供自治的能力,即本地持久化的数据仅用于管理节点上的应用和设备,云边通信恢复时,节点将同步更新本地元数据。
这里稍有不同的是边缘设备管理,对设备期望状态的设置需要通过 Device CRD 中的 Desired State 来操作(从云到边),而设备实际状态的上报会体现在 Reported State 中(从边到云),两个方向的数据同步不会冲突。

关键词 4:KubeEdge 与 K3s

:KubeEdge 与 K3s 的区别是什么?
讲师回答:首先是架构选型问题,K3s 选择的是在边缘运行整个 K8s 集群的方案,不具备云边协同的能力;其次, K3s 虽然对 K8s 做了轻量化,但整体资源要求仍然较高,无法运行在 IoT Hub、工业网关等小型设备中。
KubeEdge 针对边缘场景的优化包括:

  1. 针对边缘网络不稳定的情况,增加了云边数据协同的可靠性传输、边缘元数据持久化,减少了网络不稳定造成的压力震荡,实现了边缘离线自治的能力,在云边断联、节点故障恢复时保证业务不受影响;
  2. 针对边缘资源不足的情况,对 Kubelet 进行轻量化裁剪,支持在 256MB 的设备上运行;
  3. 针对复杂多样的边缘设备管理,KubeEdge 定义了一套通用的设备管理 API(K8s CRD)以及设备协议解耦层,用户可以方便地使用 KubeEdge 管理各种边缘设备。

关键词 5:中心 K8s 对边缘节点的管理

:中心 K8s 对边缘节点的管理,有哪些主要操作?
讲师回答:KubeEdge 运行在 K8s 完整的应用调度、管理能力之上,意味着 KubeEdge 的云端不负责应用的调度、管理,只是将调度到边缘节点的应用、设备元数据下发到边缘。KubeEdge 在云端的核心组件是 CloudCore,包含 EdgeController、DeviceController、CloudHub 三个模块,EdgeController、DeviceController 负责将应用、设备元数据下发到边缘,同时将来自边缘的节点状态、应用状态、设备状态刷新到 K8s 集群中;CloudHub 负责直接与边缘通信。

关键词 6:边缘节点 Nodeport 支持

:新版本边缘节点的 Service 还是仅支持 HostPort 吗,Nodeport 是否支持?
讲师回答:从 KubeEdge 1.1 版本开始集成了 CRI,意味着用户可以使用 CNI 插件来配置网络,不再限制于 Hostport。NodePort 是 K8s 中服务访问的概念,需要通过 Kube-proxy 来配置,目前在边缘端还不支持。另外 KubeEdge 提供了 EdgeMesh 实现边缘应用间的互访。

关键词 7:容器镜像拉取

:边缘节点的 Docker 容器镜像是从整个云 - 边 K8s 系统统一的镜像仓库拉取的吗?
讲师回答:只要边缘端能够访问到的镜像仓库,都能够用来拉取镜像。

关键词 8:KubeEdge 将容器化应用程序编排功能扩展到 Edge 的主机

:PPT 里提到 "KubeEdge 用于将容器化应用程序编排功能扩展到 Edge 的主机。" 那么,是把云上的应用下沉到 Edge、还把终端设备上的应用提升到 Edge 呢?
讲师回答:KubeEdge 作为应用管理平台时,可以在云端统一管控,既可以把应用部署到云端节点,也可以部署到边缘节点。用户可以根据自身需求,将云端的部分业务下沉到边缘。如果需要将终端设备上的应用部署到边缘节点,也可以通过 KubeEdge 来部署。

关键词 9:边缘侧应用通信

:边缘侧的各个应用是怎么通信的?比如一个做 SQL 过滤的应用和另一个做数据分析的应用是通过 Hub 统一转发的,还是应用间就同步了,亦是通过 MQTT 等协议?同步异步消息分别怎么实现的?
讲师回答:目前 KubeEdge 中使用 EdgeMesh 机制来做边缘端应用的互访,不需要通过 Hub 与 MQTT 转发,在 EdgeMesh 实现应用互通的前提下,同步异步消息依赖用户应用自身的机制。

关键词 10:KubeEdge 节点 VS 普通节点

:KubeEdge 节点和普通节点都在 Kubectl Get Node 中获取到,这两者有什么区别?
讲师回答:没有本质区别,KubeEdge 的边缘组件会将 Node 通过云边协同通道注册到 K8s Master,唯一的不同是普通节点由 Kubelet 直接访问 Master 完成节点注册,KubeEdge 是通过云边协同通道注册,API 都是一致的。

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3、技术专家不定期线上分享,关于容器技术,也关于程序员的职业思考。下一次分享时间 11 月 21 日(本周四)晚上 20:00,关于 KubeEdge 的云边协同设计原理.
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4、我们也会发布学习计划,鼓励思考和愿意分享的同学在群内分享自己的技术经验,并与 4000+ 开发者在线交流。

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