在边缘端部署Kubernetes第一部分——模块搭建

by liam zheng on 15 July 2019

为帮助解决电信,多媒体,运输,物流,农业和其他细分市场的独特挑战,边缘计算继续备受关注,迎来了大增长。如果你刚接触以上几个边缘计算体系结构,下图是新兴架构体系的简单抽象。

在此图中,你可以看到边缘云位于现场设备旁边。事实上,有一个极端边缘计算的概念,它将计算资源放在现场设备上——即最左边的圆圈。连接你办公室,家电和
所有传感器网关设备就是一个极端边缘计算的例子。

到底什么是边缘计算呢?

边缘计算是云计算的一种变体,你的基础设施服务(计算,存储和网络)在物理上更靠近生成数据的现场设备。从而为你提供更低延迟和更低网络流量的双重优势。低延迟可提高现场设备的性能,使其不仅能够更快地响应,还能响应更多事件。降低网络流量有助于降低成本并提高整体吞吐量——你的核心数据中心可以支持更多现场设备。应用程序或服务是否位于边缘云或核心数据中心将取决于用例。

如何才能创建边缘云呢?

边缘云服务应该有至少两层,两层都将最大限度地提高操作效率和开发人员的工作效率,且每层都以不同的方式构建。

第一层是基础设施即服务(IaaS),除此还提供计算和存储资源,IaaS层应该满足超低延迟和高带宽的性能需求。

第二层是Kubernetes层,提供一个让你运行应用和服务的通用平台。当然,是否用Kubernetes是可选的,但今天它已经被证明是一个让企业和组织充分利用边缘计算能力的平台。你可以在现场设备、边缘云、核心数据中心和公有云上部署你的Kubernetes。这种多云部署功能为你提供了在选择的任何地方部署工作负载的完全灵活性。Kubernetes为你的开发人员提供了简化其devop实践的能力,并最大限度地缩短了与异构操作环境集成所花费的时间。

接下来的问题是,怎么部署这些层?在Canonical,我们通过使用定义明确的专用技术来实现这一目标。让我们先开始Kubernetes所需要的IaaS层。

物理基础设施生命周期管理

第一步是考虑物理基础设施,什么技术可以更有效地管理基础设施,将原始的硬件转换到你的IaaS层。在这方面,Metal-as-a-Service (MAAS),裸机即为服务已经被证明了其具有的高效性。MAAS提供可用于硬件发现的底层系统,使你可以灵活地分配计算资源并动态重新利用它们。这些底层系统通过开放API将裸机服务器暴露给更高级别的业务流程,就像你使用OpenStack和公共云一样。

随着最新版MAAS发布,你可以基于KVM pod自动创建边缘云,从而有效地使操作者能够创建具有预定义资源集(内存,处理器,存储和超额预订比)的虚拟机。你可以通过命令行和浏览器界面以及MAAS API来完成上面操作。你也可以是用Canonical的高级编排解决方案Juju来构建自己的自动化框架。

正如我们在柏林的OpenStack峰会期间所展示的那样。MAAS还可以被优化过的方式部署以便在机架交换机上运行。

边缘应用的编排

一旦边缘云的物理基础架构的发现和配置完成,第二步就是选择一个业务流程工具,以便在边缘基础架构上轻松安装Kubernetes或其他软件。你可以通过Juju简单安装一个完全兼容上游Kubernetes的Charmed Kubernetes。使用Kubernetes时,你可以安装容器化工作负载,为其提供最高性能。 在电信领域,容器网络功能(CNFs)等工作负载非常适合这种架构。

Charmed Kubernetes还有其他的优点。能够在虚拟化环境中运行或直接在裸机上运行,全自动Charmed Kubernetes部署内置高可用性设计,允许就地,零停机升级。这些都是经过验证的,真正具有弹性的边缘基础架构和解决方案。Charmed Kubernetes的另一个好处是能够自动检测和配置GPGPU资源,以加速AI模型论证和容器化转码工作负载。

下一步

当选择好了合适的技术,现在是时候部署环境和开始验证程序。下一部分的博客文章将包含实际操作的例子。

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