《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(shè)備也通過 Kubernetes來統(tǒng)一納管,同時需要支持邊緣節(jié)點的極致輕量、高可靠性、高安全性、大規(guī)模管理等特性,并且實現(xiàn)統(tǒng)一計算調(diào)度。
而邊緣計算具有覆蓋范圍廣、帶寬成本高、受環(huán)境影響大等部署難點,如果要將云原生技術(shù)拓展到邊緣,邊緣節(jié)點將通過公網(wǎng)和云端連接,從公網(wǎng)的不穩(wěn)定性以及成本等因素考慮,邊緣要求斷網(wǎng)狀態(tài)或者弱網(wǎng)狀態(tài)下邊緣業(yè)務仍可以持續(xù)運行,對系統(tǒng)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(diào)度能力拓展到邊緣,并為邊緣應用部署、云與邊緣間的元數(shù)據(jù)同步、邊緣設(shè)備管理等提供基礎(chǔ)架構(gòu)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(diào)度能力之上,擴展實現(xiàn)了云邊協(xié)同、計算下沉、海量邊緣設(shè)備管理、邊緣自治等能力,完整的打通了邊緣計算中云、邊、設(shè)備協(xié)同的場景。目前已廣泛應用智能交通、智慧城市、智慧園區(qū)、智慧能源、智慧工廠、智慧銀行、智慧工地、CDN等行業(yè),為用戶提供一體化的邊端云協(xié)同解決方案。
KubeEdge 對 Kubernetess 模塊化解耦、精簡,使邊緣節(jié)點最低運行內(nèi)存僅需 70MB,并且實現(xiàn)了云邊協(xié)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(shè)備。它構(gòu)建在 Kubernetes之上,為網(wǎng)絡(luò)和應用程序提供核心基礎(chǔ)架構(gòu)支持,并在云端和邊緣端部署應用,同步元數(shù)據(jù)。KubeEdge 能夠 100% 兼容 Kubernetes 原生 API,可以使用原生 Kubernetes API 管理邊緣節(jié)點和設(shè)備。此外,KubeEdge 還支持 MQTT 協(xié)議,允許開發(fā)人員編寫客戶邏輯,并在邊緣端啟用設(shè)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(cè)業(yè)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(yè)務部署和管理提供了很好的支持, 因此被廣泛應用于基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)字化需求的邊云協(xié)同與數(shù)據(jù)采集場景。
經(jīng)過社區(qū)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(qū)在開放協(xié)作的理念下蓬勃發(fā)展,已有全球800多名開發(fā)者參與代碼貢獻,有超過60家企業(yè)與科研機構(gòu)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(wǎng)等。此外,KubeEdge社區(qū)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(qū)工作組Wireless(WG, Working Group)。其中,從 AI SIG 還誕生出了基于 KubeEdge 的邊云協(xié)同 AI 平臺子項目 Sedna,Device-IOT SIG孵化出了全新架構(gòu)的Mapper,方便了開發(fā)者將設(shè)備接入KubeEdge,項目詳情可參考官方網(wǎng)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(fā)故事,敬請關(guān)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(shù)專家?guī)?KubeEdge 技術(shù)與實踐相關(guān)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(gòu)師
王尚廣| 北京郵電大學教授、網(wǎng)絡(luò)與交換技術(shù)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(wèi)星制造的通用化,智能化,軟件化趨勢逐漸加快,衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為全球熱點。本次演講將會介紹衛(wèi)星計算的現(xiàn)狀以及遇到的問題,并在此基礎(chǔ)上介紹如何通過KubeEdge的云原生邊緣計算能力將衛(wèi)星作為邊緣節(jié)點進行管理,并將AI工作負載延伸至太空中,通過邊緣協(xié)同的AI賦能空間探索,并進行高精度地面科研工作,例如農(nóng)田面積統(tǒng)計等。
在此演講中,觀眾可以了解衛(wèi)星計算的現(xiàn)狀,特點和技術(shù)挑戰(zhàn)。為什么KubeEdge作為云原生的邊緣計算項目適用于對衛(wèi)星的管理中。以及是如何通過KubeEdge Sedna來進行邊緣協(xié)同的AI運算,滿足在衛(wèi)星上在對設(shè)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(wěn)定網(wǎng)絡(luò)上的大規(guī)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(jīng)成為協(xié)調(diào)運行在數(shù)據(jù)中心中的容器化工作負載的事實上的標準,并依賴于數(shù)據(jù)中心的穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)。但在邊緣計算場景中,我們將在數(shù)據(jù)中心運行主節(jié)點,在各個分散區(qū)域運行邊緣節(jié)點。此時,K8s 主節(jié)點和邊緣節(jié)點之間沒有穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)連接,節(jié)點甚至可能長時間處于離線狀態(tài)。此外,由于邊緣節(jié)點的數(shù)量大于數(shù)據(jù)中心服務器的數(shù)量,如何管理這些大規(guī)模的邊緣節(jié)點是一個巨大的挑戰(zhàn)。在這一節(jié)中,我們將分享如何使用 KubeEdge 來管理不穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)下的大規(guī)模邊緣集群。它支持向大規(guī)模邊緣節(jié)點發(fā)送控制事件,有助于我們在大規(guī)模邊緣集群的不穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下實現(xiàn)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(shù)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(qū)發(fā)展、跨社區(qū)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(gòu);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(fā)展方向、更新的項目規(guī)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(huán)節(jié)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(shù)開發(fā)工程師
議題簡介:隨著云本地邊緣計算的實現(xiàn),越來越多的邊緣設(shè)備需要與.云協(xié)作。此外,隨著各種專業(yè)芯片、硬件加速卡和微機器學習技術(shù)的發(fā)展,許多通用資源較低的專用設(shè)備也需要邊緣云協(xié)同。因此,輕量級容器沙箱技術(shù)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(shè)備的多體系結(jié)構(gòu)系統(tǒng)遷移問題,實現(xiàn)統(tǒng)一的應用運行時,降低開發(fā)和維護成本,需要一種統(tǒng)一的跨體系結(jié)構(gòu)運行時技術(shù)。
議題 5:KubeEdge 驅(qū)動的下一代云原生運行時邊緣設(shè)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(xiàn),越來越多的邊緣設(shè)備需要與.云協(xié)作。此外,隨著各種專業(yè)芯片、硬件加速卡和微機器學習技術(shù)的發(fā)展,許多通用資源較低的專用設(shè)備也需要邊緣云協(xié)同。因此,輕量級容器沙箱技術(shù)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(shè)備的多體系結(jié)構(gòu)系統(tǒng)遷移問題,實現(xiàn)統(tǒng)一的應用運行時,降低開發(fā)和維護成本,需要一種統(tǒng)一的跨體系結(jié)構(gòu)運行時技術(shù)。
議題 6:用 Kubernetes 系統(tǒng)加速機器人應用開發(fā)
演講嘉賓:
巨震 | 華為軟件高級工程師
胡春旭 | 精鋒微控創(chuàng)始人兼CTO
議題簡介:在現(xiàn)實世界中開發(fā)機器人應用程序具有挑戰(zhàn)性。開發(fā)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(fā)工具包 (SDK)、數(shù)據(jù)格式,并在不同的軟件環(huán)境中運行,這使得機器人系統(tǒng)很脆弱,隨時可能出現(xiàn)故障。那是機器人操作系統(tǒng)出現(xiàn)之前的黑暗時代。機器人操作系統(tǒng)統(tǒng)一了編程接口和通信機制,為機器人應用開發(fā)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(tǒng),開發(fā)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(fā)情況,以及云原生如何讓機器人開發(fā)人員的生活更輕松。內(nèi)容包括:——將機器人應用程序移植到容器中——用 Kubernetes 系統(tǒng)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(lǐng)域的頂級技術(shù)盛會,歷年的 KubeCon + CloudNativeCon + Open Source Summit China 都匯聚了國內(nèi)外最活躍的開源云原生社區(qū)、最先進的技術(shù)代表與行業(yè)的最佳落地實踐,推動云原生計算領(lǐng)域的知識更新和技術(shù)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(wǎng)。
