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アーキテクチャ ​

全体像 ​

KubeEdge は互いに鏡写しの 2 プロセスを動かす。クラウド側の cloudcore (cloud/cmd/cloudcore) はエッジ接続を終端し、Kubernetes オブジェクトをエッジへ射影する。エッジ側の edgecore (edge/cmd/edgecore) はワークロードとローカルのデバイスロジックを動かす。各プロセスは Beehive 上に登録されたモジュールの集合だ。Beehive は staging/src/github.com/kubeedge/beehive 配下の内蔵メッセージフレームワークである。モジュールは互いを直接呼ばず、バスにメッセージを送る。2 プレーン間のリンクは単一の WebSocket または QUIC 接続だ。クラウドの cloudhub がそれを受け、エッジの edgehub がダイヤルする。

コンポーネント ​

cloudcore ​

registerModules で登録される (cloud/cmd/cloudcore/app/server.go:165-178)。主要モジュール: cloudhub はエッジ接続を終端する (cloud/pkg/cloudhub)。edgecontroller は Pod・ConfigMap・Secret をエッジへ下ろす (cloud/pkg/edgecontroller)。devicecontroller は Device/DeviceModel CRD を扱う (cloud/pkg/devicecontroller)。synccontroller はクラウドとエッジの状態を突き合わせ信頼性を保つ (cloud/pkg/synccontroller)。dynamiccontroller はエッジ側の list/watch を裏で支え、authorization と連動する (cloud/pkg/dynamiccontroller)。authorization は一度計算され dynamiccontroller.Register に渡される (cloud/cmd/cloudcore/app/server.go:166-177)。他に router・cloudstream・csidriver・policycontroller・taskmanager がある。

edgecore ​

registerModules で登録される (edge/cmd/edgecore/app/server.go:202-219)。主要モジュール: edged はノード上で Pod ライフサイクルを管理する軽量化した kubelet (edge/pkg/edged)。edgehub は cloudhub への WebSocket クライアントで、クラウドリンクとローカルバスの橋渡しをする (edge/pkg/edgehub)。metamanager は gorm 経由で SQLite に置くローカルメタデータストア (edge/pkg/metamanager)。devicetwin はデバイスの desired/reported 状態を保持する (edge/pkg/devicetwin)。eventbus は IoT デバイス向けの MQTT ブローカ接続 (edge/pkg/eventbus)。servicebus・edgestream・taskmanager も登録される。

Beehive ​

両プロセスが共有するフレームワークで、staging/src/github.com/kubeedge/beehive 配下にある。Module は Name・Group・Enable・Start・RestartPolicy を持つインターフェース (staging/src/github.com/kubeedge/beehive/pkg/core/module.go:47-61)。Register は Enable() が false のモジュールを disabledModules に入れるので、無効なモジュールは起動しない (module.go:76-95)。StartModules はモジュールごとに 1 つの goroutine を起こし、channel と Unix socket の両トランスポートに対応する (staging/src/github.com/kubeedge/beehive/pkg/core/core.go:17-55)。

リクエストの流れ ​

クラウドから来て Pod 起動に至るメッセージを追う。

  1. edgehub.routeToEdge が WebSocket クライアントから 1 メッセージを読む。読み取りエラー時は reconnectChan に通知して return し、再接続を促す (edge/pkg/edgehub/process.go:42-61)。
  2. それを dispatch に渡し、dispatch は msghandler.ProcessHandler を呼ぶ (edge/pkg/edgehub/process.go:38-40)。
  3. ProcessHandler は登録済みハンドラを順に辿り、最初に Filter が true になったものを実行する。どれも一致しなければエラーを返す (edge/pkg/edgehub/messagehandler/handler.go:61-74)。
  4. ハンドラは RegisterHandlers が meta・twin・bus・task の順で登録する (edge/pkg/edgehub/messagehandler/handler.go:51-58)。この順序が優先度になる。
  5. meta 経路のメッセージは metamanager に届き、DAO 経由で SQLite に永続化される。edged がその desired state を読んで Pod を起動する。
  6. 逆方向: routeToCloud が beehiveContext.Receive でローカルバスから取り出し、rate limiter (tryThrottle) を通して sendToCloud を呼ぶ (edge/pkg/edgehub/process.go:75-104)。
  7. リンクが生きている間、keepalive が Heartbeat 秒ごとに ping を送る (edge/pkg/edgehub/process.go:106-128)。

主要な設計判断 ​

中心はエッジ自律性だ。metamanager は desired state のローカルコピーを SQLite に保つので、クラウドリンクが切れてもエッジノードは直近のワークロードを動かし続ける。メッセージヘッダは ResourceVersion を運ぶ。コード内コメントによれば、これは保存済み Kubernetes オブジェクトの resource version に裏打ちされ、信頼できる伝送のために使われる (staging/src/github.com/kubeedge/beehive/pkg/core/model/message.go:77-80)。first-match のハンドラ連鎖は、メッセージ処理の優先度がルーティングテーブルではなく登録順であることを意味する (edge/pkg/edgehub/messagehandler/handler.go:51-74)。

拡張ポイント ​

デバイスは Kubernetes CRD としてモデル化され、クラウドの devicecontroller とエッジの devicetwin が扱う。eventbus の MQTT ブリッジ (edge/pkg/eventbus) が物理デバイスを接続する。Beehive の Module 自体が拡張単位だ。インターフェースを実装して登録すればよい (staging/src/github.com/kubeedge/beehive/pkg/core/module.go:47-61)。staging/src/github.com/kubeedge/mapper-framework 配下の mapper フレームワークで、新しいプロトコル向けのデバイス mapper を生成できる。