Raven

1. 背景介绍

在边缘计算中，边-边和边-云通信是常见的网络通信场景，在OpenYurt中，我们开发了Raven项目提供边-边、边-云容器网络与主机网络通信的解决方案。 在OpenYurt集群中，位于不同物理区域的Pod可能需要使用Pod IP、Service IP 或Service name与其他Pod通信，虽然这些Pod位于单个K8s集群中，但它们处于不同物理区域（网络域）中，无法直接通信。因此，Raven项目被开发来解决这一问题。

2. 整体架构

如下图所示，目前Raven的架构主要包含以下两个组件：

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  • Raven Controller Manager：标准的Kubernetes控制器，以Deployment的方式部署在部分云上节点中，负责监控边缘节点状态，为每一个边缘节点池选取一个跨边流量的出口作为gateway node，并能够在当前gateway node失活的情况下完成gateway node的切换，所有的跨边流量都将由各个边缘节点池的gateway node完成转发；
  • Raven Agent：以DaemonSet的方式部署，运行在集群的每一个节点，它根据每个节点的角色（gateway or non-gateway）在节点上配置路由信息或VPN隧道信息；

上述两个组件通过一个Gateway CRD 来交换配置路由和建立VPN隧道的必要信息，如下图所示：

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更多实现细节可以参考Raven项目的代码仓库：

3. 特性及优势

特性：

  • 无侵入：对原生的K8s CNI网络无侵入，仅劫持跨边流量进行转发
  • 安全：使用成熟稳定的IPsec技术对跨边流量进行加密

优势：

  • Raven在跨边流量的处理上会尽量利用边缘本身的网络能力，尽可能地创建边-边的VPN隧道，不会把所有的跨边流量都通过云上中心端转发
  • Raven对在同一边缘节点池的流量不进行劫持，复用集群本身的CNI能力

4. 版本记录

Raven Controller Manager版本：

版本号镜像地址发布时间发布内容备注
v0.1.0openyurt/raven-controller-manager:v0.1.02022.05首次发布支持 Gateway Node 选举
v0.2.0openyurt/raven-controller-manager:v0.2.02022.12增加特性支持多 Pod CIDRs
支持Calico
v0.3.0openyurt/raven-controller-manager:v0.3.02023.01增加特性支持节点 IP 转发

Raven Agent版本：

版本号镜像地址发布时间发布内容备注
v0.1.0openyurt/raven-agent:v0.1.02022.05首次发布支持 IPSec 作为VPN 后端
v0.2.0openyurt/raven-agent:v0.2.02022.12增加特性支持WireGuard作为VPN后端
支持Calico
v0.3.0openyurt/raven-agent:v0.3.02023.01增加特性支持节点 IP 转发

5. 未来计划

  • 支持IPVS后端的流量转发 【issue #16】
  • 云端支持LB的公网暴露方式 【issue #22】
  • 支持NAT穿越 【issue #13】
  • 支持分布式路由决策 【issue #14】
    • 路由路径的cost计算
    • 根据cost计算最短路径
    • 在路径更改期间保持网络连接处于active状态

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