利用 Kubernetes 发挥 5G 潜能
by Canonical on 2 May 2023
5G 是第五代无线技术,正在改变我们的联系和沟通方式。其数据传输速度比 4G 快 100 倍,因此可以加快下载和上传时间,降低延迟并增加连接设备的数量。此外,5G 网络能够支持包括高频段和低频段在内的广泛波段,有效提高覆盖率和可靠度。5G 技术的问世代表移动通信发展向前迈进了一大步,有可能改变我们的生活、工作以及娱乐方式。
新的使用场景还将为通信服务提供商带来新的商机。成功的 5G 网络需要在超高吞吐量、近乎实时的延迟、可用性以及可靠性方面满足更严苛的新要求,同时在网络转型期间确保合理的价格效率、TCO(总体拥有成本)以及 ROI(投资回报率)水平。显而易见,Kubernetes 技术足以应对这一挑战。
Canonical Kubernetes 5G 带来的重要功能
Canonical Kubernetes 描绘了一系列功能,能够提升 5G 网络的性能,满足各种应用场景。
Ubuntu 实时内核
设计和优化实时内核是为了运行时能够保持极低水平的延迟,并对外部事件进行确定性响应,旨在最大程度地减少响应时间。实时内核对机器人、IoT(物联网)和电信应用等众多 5G 使用场景必不可少。MicroK8s 部署在 Ubuntu 实时内核上时,可实现无缝运行,因此对这些应用场景来说,选择 MicroK8s 自然在情理之中。
KubeVirt
云原生网络功能(CNF)是比传统 VNF(虚拟网络功能)更高效、更易管理的解决方案。因此,各种调查也显示,许多组织正积极地向 CNF 转型。KubeVirt 支持将传统 VNF 应用集成进 Kubernetes 专用解决方案,简化协调和管理,并大大简化了迁移过程,从而弥补了这一差距。
GPU 加速
对于处理大量数据的应用程序来说,例如在数据科学或 AI/ML 等领域,GPU 加速必不可少,它通过将工作负荷从 CPU 转移至能够更高效处理它们的 GPU 中来提高处理能力。
Charmed Kubernetes 将自动检测 NVIDIA 硬件并提供适当的支持。若在 MicroK8s 中,可启用一个核心插件来进行 GPU 配置。NVIDIA 认证这两者均适用于其 DGX 平台。
支持 NVIDIA 多实例 GPU(MIG)
MIG 通过将 GPU 划分成多达七个实例,扩展了 NVIDIA H100、A100 和 A30 Tensor Core GPU 的性能和价值。每个实例的硬件均完全独立于各自的高带宽内存、缓存和计算核心。划分实例的工作负载完全透明,这极大地优化了资源使用,并允许为工作负载提供有保证的 QoS(服务质量)。
高级网络解决方案
一个灵活且易于配置的容器互操作网络对于实现 5G 所需的性能水平至关重要。Kubernetes 定义了容器网络接口(CNI)规范,以便在集群内管理网络资源。Calico、Cilium、Kube-OVN 以及 Multus 等 CNI 合规解决方案为电信网络配置提供了广阔的可能性。
OVN(开放虚拟网络)已被广泛用于电信网络来支持虚拟网络抽象和增强的网络功能。Kube-OVN 可基于 OVN 来执行 CNI,为高级企业应用提供一系列网络功能。目前,采用 Kube-OVN 的 Canonical Kubernetes 还支持 eBPF(通过 Cilium)、SR-IOV 以及 BGP 技术,并计划在未来发布 DPDK 和 SmartNIC Offload。
总结
5G 能够实现许多创新的全新业务场景,将改变工业和社会发展。工业物联网、汽车应用、智能城市、机器人、远程医疗保健以及游戏行业将依赖于高速数据传输、近乎实时的延迟以及极高的可用性和可靠性。Canonical Kubernetes 的实时内核功能、GPU 加速功能、KubeVirt 支持功能以及高级网络功能等,将是应对这一挑战的关键。
延伸阅读
- 使用 GPU workers 的 Charmed Kubernetes GPU 加速
- Ubuntu 实时 Linux 简介(中)
- 与 NVIDIA GPU Operator 和 MIG 集成的 MicroK8s
- 采用 Kube-OVN 的 Charmed Kubernetes CNI
- 开源私有 LTE 和 5G 网络简介
- MicroK8s 网站:https://microk8s.io/
- Charmed Kubernetes 网站:https://ubuntu.com/kubernetes/charmed-k8s
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