《云原生 2.0 白皮書》預測,未來 5 年,越來越多的公司會使用邊緣計算,對于邊緣設備也通過 Kubernetes來統一納管,同時需要支持邊緣節點的極致輕量、高可靠性、高安全性、大規模管理等特性,并且實現統一計算調度。
而邊緣計算具有覆蓋范圍廣、帶寬成本高、受環境影響大等部署難點,如果要將云原生技術拓展到邊緣,邊緣節點將通過公網和云端連接,從公網的不穩定性以及成本等因素考慮,邊緣要求斷網狀態或者弱網狀態下邊緣業務仍可以持續運行,對系統的可用性提出了更高的要求。
由華為云于2018年11月開源的云原生邊緣計算平臺項目KubeEdge,就是將Kubernetes原生的容器編排和調度能力拓展到邊緣,并為邊緣應用部署、云與邊緣間的元數據同步、邊緣設備管理等提供基礎架構支持。KubeEdge于2019年3月正式進入CNCF成為沙箱級項目(Sandbox),也成為CNCF首個云原生邊緣計算項目,并于2020年9月晉級為孵化項目。其名字來源于Kube + Edge,是一個開源的云原生邊緣計算平臺,它基于Kubernetes原生的容器編排和調度能力之上,擴展實現了云邊協同、計算下沉、海量邊緣設備管理、邊緣自治等能力,完整的打通了邊緣計算中云、邊、設備協同的場景。目前已廣泛應用智能交通、智慧城市、智慧園區、智慧能源、智慧工廠、智慧銀行、智慧工地、CDN等行業,為用戶提供一體化的邊端云協同解決方案。
KubeEdge 對 Kubernetess 模塊化解耦、精簡,使邊緣節點最低運行內存僅需 70MB,并且實現了云邊協同通信、邊緣離線自治等功能,可將本機容器化應用編排和管理擴展到邊緣端設備。它構建在 Kubernetes之上,為網絡和應用程序提供核心基礎架構支持,并在云端和邊緣端部署應用,同步元數據。KubeEdge 能夠 100% 兼容 Kubernetes 原生 API,可以使用原生 Kubernetes API 管理邊緣節點和設備。此外,KubeEdge 還支持 MQTT 協議,允許開發人員編寫客戶邏輯,并在邊緣端啟用設備通信的資源約束。
總的來說,Kubernetes 給邊緣計算提供了先進的運維思路,但單純的原生 Kubernetes 并不能滿足邊緣側業務的所有需求。而集成了 Kubernetes 云原生管理能力的 KubeEdge,同時對邊緣業務部署和管理提供了很好的支持, 因此被廣泛應用于基礎設施數字化需求的邊云協同與數據采集場景。
經過社區團隊的運營和打磨,項目目前已更新 10+ 個特性版本,最新版本為 v1.8.2,在代碼托管平臺Github上累計獲得 4600+ Star,1300+ Fork。
KubeEdge 社區在開放協作的理念下蓬勃發展,已有全球800多名開發者參與代碼貢獻,有超過60家企業與科研機構參與項目合作,合作伙伴包括華為、中國信息通信研究院、ARM、中國移動、浙大SEL實驗室、DaoCloud、中國南方電網等。此外,KubeEdge社區已成立AI、 Device/IoT、MEC、Robotics 4個特別興趣小組(SIG, Special Interest Group)和1個社區工作組Wireless(WG, Working Group)。其中,從 AI SIG 還誕生出了基于 KubeEdge 的邊云協同 AI 平臺子項目 Sedna,Device-IOT SIG孵化出了全新架構的Mapper,方便了開發者將設備接入KubeEdge,項目詳情可參考官方網站[1]和Github代碼倉庫[2]。
[1] https://kubeedge.io/zh/
[2] https://github.com/kubeedge
若想了解更多 KubeEdge 在邊緣計算場景的實踐與開發故事,敬請關注將于 12 月 9 日-10 日舉辦的 KubeCon + CloudNativeCon + Open Source Summit China 2021,屆時將有來自華為云、DaoCloud 等的資深技術專家帶來 KubeEdge 技術與實踐相關的精彩演講:
議題 1:主題演講:突破地心引力!與KubeEdge一起邁向太空的云原生
演講嘉賓:
張琦 | 華為云分布式云原生平臺(UCS)和智能邊緣平臺(IEF)首席架構師
王尚廣| 北京郵電大學教授、網絡與交換技術國家重點實驗室副主任
議題簡介:當今已處于星際航海時代,衛星制造的通用化,智能化,軟件化趨勢逐漸加快,衛星互聯網已經成為全球熱點。本次演講將會介紹衛星計算的現狀以及遇到的問題,并在此基礎上介紹如何通過KubeEdge的云原生邊緣計算能力將衛星作為邊緣節點進行管理,并將AI工作負載延伸至太空中,通過邊緣協同的AI賦能空間探索,并進行高精度地面科研工作,例如農田面積統計等。
在此演講中,觀眾可以了解衛星計算的現狀,特點和技術挑戰。為什么KubeEdge作為云原生的邊緣計算項目適用于對衛星的管理中。以及是如何通過KubeEdge Sedna來進行邊緣協同的AI運算,滿足在衛星上在對設備功率有極高要求的條件下進行實時計算的要求。
議題 2:用 KubeEdge 管理不穩定網絡上的大規模邊緣集群
演講嘉賓:徐飛| KubeEdge Maintainer&華為云高級工程師
議題簡介:眾所周知,Kubernetes 已經成為協調運行在數據中心中的容器化工作負載的事實上的標準,并依賴于數據中心的穩定網絡。但在邊緣計算場景中,我們將在數據中心運行主節點,在各個分散區域運行邊緣節點。此時,K8s 主節點和邊緣節點之間沒有穩定的網絡連接,節點甚至可能長時間處于離線狀態。此外,由于邊緣節點的數量大于數據中心服務器的數量,如何管理這些大規模的邊緣節點是一個巨大的挑戰。在這一節中,我們將分享如何使用 KubeEdge 來管理不穩定網絡下的大規模邊緣集群。它支持向大規模邊緣節點發送控制事件,有助于我們在大規模邊緣集群的不穩定網絡環境下實現可靠的邊緣應用管理。
議題 3:KubeEdge 簡介:Kubernetes 原生邊緣計算框架
演講嘉賓:
徐飛 | KubeEdge Maintainer&華為云高級工程師
鄭策 | DaoCloud邊緣計算團隊技術負責人
議題簡介:KubeEdge 是一種開源的邊緣計算框架,其將 Kubernetes 的能力從中心云擴展到邊緣。自從進入孵化階段以來,KubeEdge 在用戶采用、社區發展、跨社區合作方面取得了很大進展。在本次討論中,我們將回顧 KubeEdge 的動機、架構;然后完成對新功能、用戶采用、SIG 更新和新子項目的最新更新。之后我們將介紹該項目的發展方向、更新的項目規劃以及新的貢獻者如何參與其中的問題。屆時將有公開的問答環節供參與者提問。
議題 4:邊緣計算場景下 Service Mesh 的延伸和擴展
演講嘉賓:王杰章 | KubeEdge Maintainer&華為云原生技術開發工程師
議題簡介:隨著云本地邊緣計算的實現,越來越多的邊緣設備需要與.云協作。此外,隨著各種專業芯片、硬件加速卡和微機器學習技術的發展,許多通用資源較低的專用設備也需要邊緣云協同。因此,輕量級容器沙箱技術需要滿足低服務開銷、快速啟動和服務隔離的要求。為了解決邊緣設備的多體系結構系統遷移問題,實現統一的應用運行時,降低開發和維護成本,需要一種統一的跨體系結構運行時技術。
議題 5:KubeEdge 驅動的下一代云原生運行時邊緣設備 | KubeEdge Powered Edge-Devices With Next Generation Cloud Native Runtime
演講嘉賓:姜鵬飛 | 華為云高級軟件工程師
議題簡介:隨著云本地邊緣計算的實現,越來越多的邊緣設備需要與.云協作。此外,隨著各種專業芯片、硬件加速卡和微機器學習技術的發展,許多通用資源較低的專用設備也需要邊緣云協同。因此,輕量級容器沙箱技術需要滿足低服務開銷、快速啟動和服務隔離的要求。為了解決邊緣設備的多體系結構系統遷移問題,實現統一的應用運行時,降低開發和維護成本,需要一種統一的跨體系結構運行時技術。
議題 6:用 Kubernetes 系統加速機器人應用開發
演講嘉賓:
巨震 | 華為軟件高級工程師
胡春旭 | 精鋒微控創始人兼CTO
議題簡介:在現實世界中開發機器人應用程序具有挑戰性。開發人員必須處理各種各樣的傳感器和硬件,每個傳感器和硬件都有獨特的軟件開發工具包 (SDK)、數據格式,并在不同的軟件環境中運行,這使得機器人系統很脆弱,隨時可能出現故障。那是機器人操作系統出現之前的黑暗時代。機器人操作系統統一了編程接口和通信機制,為機器人應用開發人員帶來了曙光。而我們相信云原生會使這種曙光更光明。通過容器和 Kubernetes 系統,開發人員可以啟動大量資源并行進行機器人仿真,并有效地管理機器人應用程序的整個生命周期。在本次演講中,演講者將介紹“云原生之前”的機器人開發情況,以及云原生如何讓機器人開發人員的生活更輕松。內容包括:——將機器人應用程序移植到容器中——用 Kubernetes 系統在云端進行多個機器人模擬——在真正的機器人上部署和管理應用程序 -——機器人編隊操作,遠程操作。
KubeCon + CloudNativeCon + Open Source Summit China 2021 由云原生計算基金會 CNCF 主辦。作為云原生領域的頂級技術盛會,歷年的 KubeCon + CloudNativeCon + Open Source Summit China 都匯聚了國內外最活躍的開源云原生社區、最先進的技術代表與行業的最佳落地實踐,推動云原生計算領域的知識更新和技術進步。本屆大會的議程安排已全面上線,更多詳情請查看大會官網。
