KubeEdge v1.1 发布: 将 Kubernetes 容器存储标准 CSI 带到边缘

阅读数:625 2019 年 9 月 27 日 14:06

KubeEdge v1.1发布: 将Kubernetes容器存储标准CSI带到边缘

近日,KubeEdge 发布了新的特性版本 v1.1

在上个版本发布 EdgeMesh、EdgeSite 等特性后,KubeEdge 持续保持高速的迭代开发,本次发布的 v1.1 新版本包含了容器存储标准 CSI 集成、对象校验组件 Admission Webhook、单机一键启动 KubeEdge 集群工具、边缘节点支持 DockerShim、升级 Kubernetes 依赖到 v1.15 Stable 版本,以及 25 处问题修复。

Release 下载地址:

https://github.com/kubeedge/kubeedge/releases/tag/v1.1.0

接下来本文将逐一解读 KubeEdge v1.1 的新特性。

KubeEdge 项目背景

KubeEdge 即 Kube+Edge,顾名思义就是依托 K8s 的容器编排和调度能力,实现云边协同、计算下沉、海量设备的平滑接入。

KubeEdge 架构上分为三个部分,分别是云、边、端三侧。云端负责云上应用和配置的校验、下发,边缘侧则负责运行边缘应用和管理接入设备,设备端运行各种边缘设备。KubeEdge 完整的打通了边缘计算中云、边、设备协同的场景,整体架构如下图。

KubeEdge v1.1发布: 将Kubernetes容器存储标准CSI带到边缘

云端组件包括 CloudCore、Admission Webhook,它们构建在 K8s 的调度能力之上,100% 兼容 K8s 原生 API,可以运行在任何 K8s 集群中,包括各厂商的 K8s 产品、用户在云上自建的 K8s 集群等。CloudCore 中主要包含 EdgeController、DeviceController、CloudHub 三个模块。

  • EdgeController、DeviceController 即 K8s 传统意义中的控制器,负责与边缘侧应用、设备元数据的同步。
  • CloudHub 负责与边缘侧直接通信。

边缘侧组件包括 EdgeCore 及接入设备的 Mappers。Mappers 负责接入边缘设备,EdgeCore 负责边缘应用与设备管理,其模块主要包括 EdgeHub、Edged、设备信息管理模块,应用与设备信息持久化模块。

  • EdgeHub 负责与云端直接通信。
  • Edged 是边缘侧负责应用生命周期管理的模块,它是裁剪过的 Kubelet,在保留上游核心功能的基础上,又满足边缘侧轻量化的需求,其 API 与 Kubelet 完全兼容。
  • 设备信息管理模块主要通过 MQTT 协议与接入到边缘端的设备交互。
  • 应用与设备信息持久化模块负责将应用与设备元数据持久化到本地的 SQLite 数据库中,以在边缘断网的情况下实现边缘自治。

容器存储标准 CSI 集成

边缘侧运行的程序经常有存储数据的需求,例如边缘的视频收集分析程序,需要将视频信息保存下来。

KubeEdge 在提供了 ConfigMap、Secret、HostPath、Emptydir、Downwardapi 及 Projected 这些 Volume 的基础上,在 v1.1 版本中又集成了容器存储接口 CSI,使得用户可以使用 K8s 标准的存储方案,如 StorageClass(SC),PersistentVolume(PV)和 PersistentVolumeClaim(PVC)在边缘侧存储数据。

整体架构如下:

KubeEdge v1.1发布: 将Kubernetes容器存储标准CSI带到边缘

其中蓝色部分为复用的 Kubernetes-CSI 组件,包括 External-Provisioner、External-Attacher、Node-Driver-Registrar、CSI Driver from Vendor,主要负责在云上监听 K8s 的 PV、PVC、VolumeAttachment 等资源。

黄色部分为 KubeEdge 中新添加的模块,包括 CSI Driver from KubeEdge、UDS Server、Managers in Edge Controller、CSI Volume Plugin(In-Tree),主要负责将存储信息同步到边缘侧,以及调用外部插件来管理存储卷。

对象校验组件 Admission Webhook

随着越来越多的资源对象如 Device、DeviceModel 等加入到项目中,KubeEdge 需要对它们进行校验。v1.1 发布了对象校验组件 Admission Webhook,目前主要负责对 Device、DeviceModel 对象的校验。未来还会对 Pod 进行校验、修改,保证 Pod 在边缘的运行以及控制离线场景下的迁移等。

Admission Webhook 采用容器化形式部署,用户只需以 Pod 的形式运行新版本的镜像即可。

单机一键启动 KubeEdge 集群工具

v0.3 版本中发布了一键部署工具 KubeEdge Installer(keadm),它包含 Cloud 和 Edge 两类子命令,Cloud 端的命令负责安装一个 Kubernetes 集群和 CloudCore。Edge 端的命令负责初始化一个边缘节点并加入到 KubeEdge 管理面。KubeEdge Installer 可以在实际生产场景中部署 KubeEdge。

v1.1 提供的一键启动 KubeEdge 集群工具,可将完整的 KubeEdge 集群运行在一台机器上。用户只需运行该脚本,即可在一台机器上运行一个 KubeEdge 集群,方便开发者调测。它使用 Kind 运行一个 K8s 集群,将 KubeEdge 相关的组件运行在一台机器上,可以方便地用于开发测试、CI 测试等。

边缘节点支持 DockerShim

v1.0 版本中在边缘侧添加了对 CRI 接口的支持,使得用户可以在边缘侧使用多种运行时,包括 Containerd、Cri-o 等。

v1.1 版本中,为了使用户可以直接使用 Docker,且与 K8s 上游社区保持一致,在边缘侧添加了对 DockerShim 的支持。

KubeEdge v1.1发布: 将Kubernetes容器存储标准CSI带到边缘

其他修改

v1.1 将 K8s 依赖升级到了 v1.15 Stable 版本,Edged 对应的 K8s 版本也升级到了 v1.15,用户可以在边缘侧享用最新版 K8s 的应用管理、存储管理等能力。

v1.0 版本的 EdgeMesh 只支持 REST 协议,由于 K8s 的 Service 原生是 L4 的,且应用场景非常广泛。在 v1.1 中 EdgeMesh 提供了 L4 Proxy 的能力。

结语

随着 v1.1 版本的发布,KubeEdge 提供了更完备的边缘应用生命周期管理以及设备管理能力,更加友好的社区贡献者体验,感谢每一位为社区做过贡献的贡献者。后续版本将进一步提升云边协同的效率、可靠性,更多的边缘设备协议支持。更多详情请关注

项目官网: https://kubeedge.io
代码仓库: https://github.com/kubeedge/kubeedge

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