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前言背景

kubeedge 这个边缘计算平台有一个特点：它的边缘节点网络和云端节点的网络不是在一个平面的，边缘的计算节点通过keadm join加入边缘集群的时候，并不要求自身的IP从云端可达，这是很符合真实场景的。

  • kubelet 上报的kubelet server 信息
    它是kubelet 上报的信息，kubectl describe node raspberrypi 看到的重要信息如下：

      addresses:
  - address: 192.168.4.87
    type: InternalIP
  - address: raspberrypi
    type: Hostname
  daemonEndpoints:
    kubeletEndpoint:
      Port: 10350

    在边缘计算节点加入集群后，cloudcore 生成的 node 中包含了该edge node 的 KubeletEndpoint 端口和它的IP 以及主机名（也就是kubectl get node 看到的node 名称）。

  • kubectl logs 的实现原理（how kubectl logs works）
    发起一个日志查询请求，打开详细日志：

    root@172:~# kubectl logs -f nginx-edge-6785d8586b-g7j6p -v=7
I1021 15:21:43.922181   17648 loader.go:375] Config loaded from file:  /root/.kube/config
I1021 15:21:43.924765   17648 round_trippers.go:420] GET https://172.171.1.220:6443/api/v1/namespaces/default/pods/nginx-edge-6785d8586b-g7j6p
I1021 15:21:43.924774   17648 round_trippers.go:427] Request Headers:
I1021 15:21:43.924777   17648 round_trippers.go:431]     Accept: application/json, */*
I1021 15:21:43.924781   17648 round_trippers.go:431]     User-Agent: kubectl/v1.18.3 (linux/amd64) kubernetes/2e7996e
I1021 15:21:43.929433   17648 round_trippers.go:446] Response Status: 200 OK in 4 milliseconds
I1021 15:21:43.932459   17648 round_trippers.go:420] GET https://172.171.1.220:6443/api/v1/namespaces/default/pods/nginx-edge-6785d8586b-g7j6p/log?follow=true
I1021 15:21:43.932467   17648 round_trippers.go:427] Request Headers:
I1021 15:21:43.932471   17648 round_trippers.go:431]     Accept: application/json, */*
I1021 15:21:43.932475   17648 round_trippers.go:431]     User-Agent: kubectl/v1.18.3 (linux/amd64) kubernetes/2e7996e
I1021 15:21:43.980607   17648 round_trippers.go:446] Response Status: 200 OK in 48 milliseconds
/docker-entrypoint.sh: /docker-entrypoint.d/ is not empty, will attempt to perform configuration
/docker-entrypoint.sh: Looking for shell scripts in /docker-entrypoint.d/
/docker-entrypoint.sh: Launching /docker-entrypoint.d/10-listen-on-ipv6-by-default.sh
10-listen-on-ipv6-by-default.sh: Getting the checksum of /etc/nginx/conf.d/default.conf
10-listen-on-ipv6-by-default.sh: Enabled listen on IPv6 in /etc/nginx/conf.d/default.conf
/docker-entrypoint.sh: Launching /docker-entrypoint.d/20-envsubst-on-templates.sh
/docker-entrypoint.sh: Configuration complete; ready for start up

    可以看到，kubectl 其实是发起了2个请求：

    • 查询该pod，主要是确认pod是否存在，以及是否存在多个容器
    • 拼接出来/logs 并向真正的该pod 所在的node kubelet server 发起请求

    我们从kubeapiserver 的相关代码就可以看出来，具体的解释在下边代码中做了编辑：

    func LogLocation(
	ctx context.Context, getter ResourceGetter,
	connInfo client.ConnectionInfoGetter,
	name string,
	opts *api.PodLogOptions,
) (*url.URL, http.RoundTripper, error) {
	//1. 根据name 查询pod详细信息
	pod, err := getPod(ctx, getter, name)
	if err != nil {
		return nil, nil, err
	}
	// 2. 判断是否提供了容器名称，如果指定了，就获取指定的容器，如果没指定，判断能不能给默认的容器，如果既没有指定，也无法给出默认，那么就err。
	// Try to figure out a container
	// If a container was provided, it must be valid
	container := opts.Container
	container, err = validateContainer(container, pod)
	if err != nil {
		return nil, nil, err
	}
	// 3. 根据pod name 查询它所在的node name
	nodeName := types.NodeName(pod.Spec.NodeName)
	if len(nodeName) == 0 {
		// If pod has not been assigned a host, return an empty location
		return nil, nil, nil
	}
	// 4. 根据node name 查询到node info。
	nodeInfo, err := connInfo.GetConnectionInfo(ctx, nodeName)

    接下来我们看下connInfo.GetConnectionInfo(ctx, nodeName)

    // GetConnectionInfo retrieves connection info from the status of a Node API object.
func (k *NodeConnectionInfoGetter) GetConnectionInfo(ctx context.Context, nodeName types.NodeName) (*ConnectionInfo, error) {
	node, err := k.nodes.Get(ctx, string(nodeName), metav1.GetOptions{})
	if err != nil {
		return nil, err
	}

	// Find a kubelet-reported address, using preferred address type
	host, err := nodeutil.GetPreferredNodeAddress(node, k.preferredAddressTypes)
	if err != nil {
		return nil, err
	}

	// Use the kubelet-reported port, if present
	port := int(node.Status.DaemonEndpoints.KubeletEndpoint.Port)
	if port <= 0 {
		port = k.defaultPort
	}

	return &ConnectionInfo{
		Scheme:                         k.scheme,
		Hostname:                       host,
		Port:                           strconv.Itoa(port),
		Transport:                      k.transport,
		InsecureSkipTLSVerifyTransport: k.insecureSkipTLSVerifyTransport,
	}, nil
}

    这里会从Node Status的address 中选一个地址做url的host，一般是InternalIP，显然是一个内网IP，当这个IP 从云端可达的时候，我们去执行kubectl logs 或者 kubectl exec 的时候会用这个IP 和 kubeletEndpoint（默认是10250） 拼接出目的kubelet server 的地址。

    但是当Pod 运行在Edge Node 上时，这个IP是不可达的，那么kubeedge 是怎么做的呢？前戏很长，但是很有必要，让我们开启今天的正题。

一、总体架构

在这里插入图片描述
可以看到apiserver 通过 tunnelserver与的node 的ws通道发给node上的kubelet server，我们分了10步去解释整个过程，接下来一步步的从代码去深入分析。

二、edgestream 启动 创建websocket

1. 读取本地的证书配置

2. 连接cloud 端的 tunnel server

	dial := websocket.Dialer{
		TLSClientConfig:  tlsConfig,
		HandshakeTimeout: time.Duration(config.Config.HandshakeTimeout) * time.Second,
	}
	header := http.Header{}
	// 在请求里带上自己的Ip与Hostname
	header.Add(stream.SessionKeyHostNameOveride, e.hostnameOveride)
	header.Add(stream.SessionKeyInternalIP, e.nodeIP)

	con, _, err := dial.Dial(url.String(), header)

三. 监听该 Websocket

		_, r, err := s.Tunnel.NextReader()
		if err != nil {
			klog.Errorf("Read Message error %v", err)
			return err
		}

		mess, err := stream.ReadMessageFromTunnel(r)
		if err != nil {
			klog.Errorf("Get tunnel Message error %v", err)
			return err
		}

		if mess.MessageType < stream.MessageTypeData {
			go s.ServeConnection(mess)
		}
		s.WriteToLocalConnection(mess)
	}

这里启动go s.ServeConnection(mess)

四. cloud的tunnel 保存session

	// 1. con 这个对象非常重要，下一步会用来封装在session里
	con, err := s.upgrader.Upgrade(w, r.Request, nil)
	if err != nil {
		return
	}
	klog.Infof("get a new tunnel agent hostname %v, internalIP %v", hostNameOverride, interalIP)

	session := &Session{
		tunnel:        stream.NewDefaultTunnel(con),
		apiServerConn: make(map[uint64]APIServerConnection),
		apiConnlock:   &sync.Mutex{},
		sessionID:     hostNameOverride,
	}
	// 2. 把session保存在tunnel的kv结构里
	s.addSession(hostNameOverride, session)
	s.addSession(interalIP, session)

它会把hostname 和 internalIP 做key，session 做value。

五. tunnel 监听上一步接收的wss connection

// Serve read tunnel message ,and write to specific apiserver connection
func (s *Session) Serve() {
	defer s.Close()

	for {
		// 1. 监听这个session connection
		t, r, err := s.tunnel.NextReader()
		if err != nil {
			klog.Errorf("get %v reader error %v", s, err)
			return
		}
		if t != websocket.TextMessage {
			klog.Errorf("Websocket message type must be %v type", websocket.TextMessage)
			return
		}
		// 2. 从接收到的消息里，组装message
		message, err := stream.ReadMessageFromTunnel(r)
		if err != nil {
			klog.Errorf("Read message from tunnel %v error %v", s.String(), err)
			return
		}
	}
}

六. 创建stream server 时引用了tunnel 指针

func newStreamServer(t *TunnelServer) *StreamServer {
	return &StreamServer{
		container: restful.NewContainer(),
		tunnel:    t,
	}
}

这样，我们就可以在stream server 的处理中，获取到根据request 的host获取到session，并且获取到该wss connection

七. API Server 发起/containerLogs

前言背景中，提到了API Server 会对host:10350 发起请求/containerLogs/{podNamespace}/{podID}/{containerName}

八. 从api server 的请求中提取 session并往session 中设置sessionid

	// 1. 从request中分离Host，作为sessionkey
	sessionKey := strings.Split(r.Request.Host, ":")[0]
	// 2. 根据host 查询到session，查不到就凉了，报错
	session, ok := s.tunnel.getSession(sessionKey)
	if !ok {
		err = fmt.Errorf("Can not find %v session ", sessionKey)
		return
	}
	// 3. 往session里保存一个sessionid，作为当前请求的唯一标示，后续这个id，又叫messageid，会发给edgecore，edgecore 返回消息给wss 时，也会根据这个id 找到apiserver 的connection，用fw 写回apiserver，理解这一步很重要。
	logConnection, err := session.AddAPIServerConnection(s, &ContainerLogsConnection{
		r:            r,
		flush:        fw,
		session:      session,
		ctx:          r.Request.Context(),
		edgePeerStop: make(chan struct{}),
	})

解释在code里。

九. 找到session后往session里的wss 写一个查询日志的message，message里必须要带着sessionid，用于查询apiserver 的连接

func (l *ContainerLogsConnection) Serve() error {
	defer func() {
		klog.Infof("%s end successful", l.String())
	}()

	// first send connect message
	// 发送消息，给这个wss，这个消息里说明了，我要查日志，请求地址是127.0.0.1:10350
	if _, err := l.SendConnection(); err != nil {
		klog.Errorf("%s send %s info error %v", l.String(), stream.MessageTypeLogsConnect, err)
		return err
	}

十. edgenode收到后转发给kebelet 的server

func (l *EdgedLogsConnection) Serve(tunnel SafeWriteTunneler) error {
	//connect edged
	client := http.Client{}
	req, err := http.NewRequest("GET", l.URL.String(), nil)
	if err != nil {
		klog.Errorf("create new logs request error %v", err)
		return err
	}
	// header里有该请求的地址url，127.0.0.1:10350
	req.Header = l.Header
	resp, err := client.Do(req)
	if err != nil {
		klog.Errorf("request logs error %v", err)
		return err
	}
	defer resp.Body.Close()
	// 用scanner 查日志的返回
	scan := bufio.NewScanner(resp.Body)
	stop := make(chan struct{})

十一. kubelt 的日志返回写回wss

for scan.Scan() {
		select {
		case <-stop:
			klog.Infof("receive stop single, so stop logs scan ...")
			return nil
		default:
		}
		// 10 = \n
		msg := NewMessage(l.MessID, MessageTypeData, append(scan.Bytes(), 10))
		err := msg.WriteTo(tunnel)
		if err != nil {
			klog.Errorf("write tunnel message %v error", msg)
			return err
		}
		klog.Infof("%v write logs %v", l.String(), string(scan.Bytes()))
	}

这一步，写回tunnel

十二. cloud 那边的tunnel 收到message 后，写回apiserver

// Serve read tunnel message ,and write to specific apiserver connection
func (s *Session) Serve() {
	defer s.Close()

	for {
		....
		// 发给了APISERVER，这一步是根据
		if err := s.ProxyTunnelMessageToApiserver(message); err != nil {
			klog.Errorf("Proxy tunnel message [%s] to kube-apiserver error %v", message.String(), err)
			continue
		}
	}
}

func (s *Session) ProxyTunnelMessageToApiserver(message *stream.Message) error {
	// 1. 根据message 的id，其实就是sessionid查出来apiserver connetcion
	kubeCon, ok := s.apiServerConn[message.ConnectID]
	if !ok {
		return fmt.Errorf("Can not find apiServer connection id %v in %v",
			message.ConnectID, s.String())
	}
	switch message.MessageType {
	case stream.MessageTypeRemoveConnect:
		kubeCon.SetEdgePeerDone()
	case stream.MessageTypeData:
		for i := 0; i < len(message.Data); {
			// 2.把全部消息写回到apiserver connection里。其实就是前面的fw对象，这个对象封装了rest.response.
			n, err := kubeCon.WriteToAPIServer(message.Data[i:])
			if err != nil {
				return err
			}
			i += n
		}
	default:
	}
	return nil
}

代码中做了解释。

总结

至此我们对每一步全部做了解释，除了一个小尾巴，apiserver 为什么会把10350 的流量全部写入了stream server呢？
这里社区，只能做一个dnat了。

iptables -t nat -A OUTPUT -p tcp --dport 10350 -j DNAT --to $CLOUDCOREIPS:10003

这样，在apiserver 发出请求时，所有流量都会发给了10003端口，这个端口就是stream server 的监听端口。
这个过程还是比较清晰的，不必要求edge node 的cloud node 网络互相可达。

# kubernetes # 网络
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