CloudHub-EdgeHub 支持 IPv6

概要

随着物联网设备的激增和对实时数据处理需求的不断增长，边缘计算逐渐成为一种重要的计算模式。边缘计算通过将数据处理和存储功能下沉到网络边缘，靠近数据源和用户，有效降低了延迟，提高了网络性能。然而，传统的IPv4协议在地址空间、路由效率和安全性等方面存在诸多局限，无法满足边缘计算日益增长的需求。IPv6作为下一代互联网协议，凭借其广阔的空间、高效的路由机制和强大的安全性，成为边缘计算的理想选择。

操作方式

云端配置

当 EdgeCore 使用 K8s 原生服务能力访问 CloudCore（Ingress 或者 NodePort），则云端 K8s 集群网络需要开启 IPv4/IPv6 双协议栈。

备注

如果 CloudCore 用 hostNetwork 模式暴露服务，则 K8s 集群无需开启双协议栈网络，EdgeCore 只需要通过 CloudCore 所在节点的 IPv6 地址+端口即可访问 CloudCore。

确保节点支持 IPv6

首先需要确保节点是否开启 IPv6，使用命令查看 IPv6 路由：ip -6 route show。如果有输出说明已支持，否则需要配置 /etc/sysctl.conf 修改内核参数，并且按操作系统类型设置网卡配置开启 IPv6。

云端 K8s 集群开启双栈协议

配置 K8s 各个组件以及网络插件的 CIDR，正常情况 kube-apiserver 和 kube-controller-manager 在控制节点中使用静态容器维护，YAML 在 /etc/kubernetes/manifests 目录下。kube-proxy 和网络插件以 DaemonSet 方式维护。kubelet 则是在每个节点中以 Systemd 方式维护。

kube-apiserver 修改启动参数
- --server-cluster-ip-range=<IPv4 CIDR>,<IPv6 CIDR>
kube-controller-manager 修改启动参数
- --cluster-cidr=<IPv4 CIDR>,<IPv6 CIDR>
- --service-cluster-ip-range=<IPv4 CIDR>,<IPv6 CIDR>
- --node-cidr-mask-size-ipv4 | --node-cidr-mask-size-ipv6 对于 IPv4 默认为 /24，对于 IPv6 默认为 /64
kube-proxy 修改配置文件并重启 DaemonSet
- 修改配置 kubectl -n kube-system edit configmaps kube-proxy，修改字段 clusterCIDR: <IPv4 CIDR>,<IPv6 CIDR>
- 重启 kube-proxy （如果不行，删除 Pod）
```
kubectl -n kube-system rollout restart daemonsets kube-proxy
```
kubelet 修改启动参数
- --node-ip=<IPv4 IP>,<IPv6 IP>

修改网络插件 Calico （其他插件可以查找相关资料修改配置）

修改 Calico 的 ConfigMap 配置

kubectl -n kube-system edit configmap calico-config

修改 ipam 字段

"ipam": {
    "type": "calico-ipam",
    "assign_ipv4": true,
    "assign_ipv6": true
}

修改 Calico 的 DaemonSet 环境变量

kubectl -n kube-system set env daemonset/calico-node IP6=autodetect
kubectl -n kube-system set env daemonset/calico-node FELIX_IPV6SUPPORT="true"
kubectl -n kube-system set env daemonset/calico-node CALICO_IPV6POOL_NAT_OUTGOING="true"
kubectl -n kube-system set env daemonset/calico-node CALICO_IPV4POOL_CIDR="<IPv4 CIDR>"
kubectl -n kube-system set env daemonset/calico-node CALICO_IPV6POOL_CIDR="<IPv6 CIDR>"
kubectl -n kube-system set env daemonset/calico-node IP_AUTODETECTION_METHOD="interface=<Name>"
kubectl -n kube-system set env daemonset/calico-node IP6_AUTODETECTION_METHOD="interface=<Name>"

修改 CloudCore 的 Service

kubectl -n kubeedge edit svc cloudcore

编辑 YAML 中的 ipFamilies 和 ipFamilyPolicy 字段

kind: Service
apiVersion: v1
metadata:
  name: cloudcore
  namespace: kubeedge
  ...
spec:
  ...
  ipFamilies:
    - IPv4
    - IPv6
  ipFamilyPolicy: PreferDualStack

请求 CloudCore 的 https 服务验证配置是否成功

curl -gk6 "https://[<node_ipv6_address>]:<cloudhub-https-port>/ca.crt"

重新生成云端证书（可选）

K8s 先支持 IPv6 再安装 KubeEdge 的话无需操作。

修改 CloudCore 的 ConfigMap 配置

kubectl -n kubeedge edit configmaps cloudcore

修改 advertiseAddress 添加 IPv6 的 IP 地址

modules:
  cloudHub:
    advertiseAddress:
    - <IPv4 IP>
    - <IPv6 IP>

删除老证书 secrets 资源

kubectl -n kubeedge delete secrets tokensecret casecret cloudcoresecret

重启 CloudCore（如果不行，删除 Pod）

kubectl -n kubeedge rollout restart deployments/cloudcore

使用 IPv6 接入边缘节点

直接使用 IPv6 地址接入节点，注意 IPv6 地址需要定义在 [] 中

keadm join --cloudcore-ipport=[<IPv6 IP>]:<Port> --token=...

正常情况下，节点只会上报 IPv4 的地址到云端，如果需要上报 IPv6 的地址，可以修改配置文件 /etc/kubeedge/config/edgecore.yaml，在 edged 下添加 nodeIP 字段指定上报的地址：

modules:
  edged:
    nodeIP: <Node IPv4 IP>,<Node IPv6 IP>

配置完后，节点会上报两个 IP 地址显示到节点状态中。

status:
  addresses:
    - type: InternalIP
      address: <IPv4 IP>
    - type: InternalIP
      address: <IPv6 IP>

最后在云端使用 kubectl get node 查看接入的节点是否 Ready。

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确保节点支持 IPv6​

云端 K8s 集群开启双栈协议​

修改 CloudCore 的 Service​

重新生成云端证书（可选）​

使用 IPv6 接入边缘节点​

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