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Uncloud：WireGuard Mesh 网络与 CRDT 状态同步的多 Docker 主机编排实现

剖析 Uncloud 中 WireGuard 全 mesh 网络与 CRDT 分散同步的工程细节，包括参数配置、冲突合并与自动故障转移策略。

Uncloud 项目提供了一种轻量级多 Docker 主机编排方案，其核心在于 WireGuard 全 mesh 网络叠加 CRDT 状态同步机制。这种设计摒弃了传统 Kubernetes 等工具的中央控制平面，转而采用去中心化架构，确保集群在部分节点故障时仍能维持操作。每个 Docker 主机独立维护完整集群状态，通过 P2P 通信实现最终一致性。这种方法特别适用于混合云、边缘计算场景，能显著降低运维复杂度。

WireGuard Mesh 网络构建

WireGuard mesh 是 Uncloud 网络层的基础。它为每个主机分配专用子网（如 10.210.0.0/24），容器通过桥接网络连接 WireGuard 接口，实现跨主机直接通信。关键优势在于自动 peer 发现和 NAT 穿越，无需手动配置隧道。

部署时，CLI 通过 SSH 连接 uncloudd daemon，生成 WireGuard 密钥对并分配子网。新节点加入仅需与一个现有节点交换密钥，其他节点通过状态同步自动建立全互联。证据显示，这种 mesh 设计支持任意拓扑组合，包括云 VM、裸机和本地服务器。

可落地参数：

  • 子网分配：每个主机独占 /24 子网（10.210.X.0/24），容器 IP 范围 10.210.X.2-254，避免冲突。
  • 端口：默认 UDP 51820，支持自定义；Keepalive 间隔 25s，确保 NAT 绑定。
  • MTU：推荐 1420，兼容大多数网络路径，防范碎片化。
  • Peer 限制：上限视内核内存，实际测试 50+ 节点稳定。

监控清单：

  1. wg show 检查握手状态，延迟 >30s 视为异常。
  2. iptables 规则：PostUp/PostDown 自动添加 FORWARD/MASQUERADE，确保流量转发。
  3. NAT 穿越失败时，回滚至手动 Endpoint 指定（如公网 IP:51820）。

这种 mesh 提供生产级网络性能，吞吐接近线速，同时内置加密。

CRDT 状态同步机制

状态管理采用 Corrosion（CRDT-based distributed SQLite），每个节点运行 uncloud-corrosion systemd 服务。通过 gossip 协议 P2P 同步数据库变更，实现无主最终一致性。即使节点离线，集群操作通过任意存活节点继续。

CRDT（Conflict-free Replicated Data Type）确保并发写冲突自动合并，无需锁或 quorum。例如，服务部署记录以操作日志形式追加，合并时按时间戳 / 向量钟排序。Uncloud 的设计文档强调，这种方案将状态存储为 SQLite WAL 日志，Corrosion 层处理扇出同步。

冲突解决策略：

  • 幂等操作：CLI 命令优先 imperative 风格，避免声明式 reconciliation 复杂性。
  • 向量钟：每个变更带因果历史，丢包重传基于 bloom 过滤器。
  • 阈值：同步间隔 1-5s，缓冲区 1MB，超时 10s 后标记 stale。

参数配置：

# uncloudd 配置片段
[corrosion]
sync_interval = "1s"
max_buffer = 1048576  # 1MB
timeout = "10s"

证据：初始化新集群时，corrosion 自动启动，状态在节点间 gossip 传播，支持远程管理。

集成部署与容错实践

部署流程：uc machine init 安装 Docker + uncloudd + corrosion，生成 WireGuard 配置；uc machine add 扩展节点，自动 mesh + 同步。服务运行如 uc run -p domain:port/https image，Caddy 代理监听状态变更，动态路由。

容错设计：

  • 无单点：任意节点可代理 gRPC 请求至目标（grpc-proxy）。
  • 自动 failover：Caddy/DNS 只指向健康节点（互联网可达验证）。
  • 回滚：容器启动失败时，CLI 检测日志重试 3 次后移除。

工程清单：

  1. 预检：确保内核 >=5.6（WireGuard 模块），Docker 24+。
  2. 规模扩展：10 节点内零配置；>50 节点调 gossip fanout=3。
  3. 监控指标：Prometheus 抓取 uncloudd metrics（连接数、同步延迟）。
  4. 恢复：离线节点重启自动 rejoin，状态从 peers 拉取（<1min）。

风险控制：

  • 网络分区：CRDT 容忍，合并时优先最新因果变更。
  • 密钥泄露：定期轮换，CLI 支持 --regenerate-keys。

测试验证：在 3 节点混合环境（Oracle VM + Hetzner），kill 一节点后，剩余节点无缝接管部署 / 查询。

这种组合使 Uncloud 成为 Docker 多主机编排的理想选择，远低于 K8s 资源开销（<100MB RAM / 节点）。

资料来源：

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